US-Physikern ist es zum ersten Mal gelungen, Materie in einen Zustand zu bringen, wie er sonst nur in ausgebrannten Sternen, den weißen Zwergen, existiert. Dazu kühlten die Forscher der Rice University die beiden chemisch identischen Isotope Lithium-6 und Lithium-7 im Labor auf 240 Milliardstel Grad über den absoluten Nullpunkt ab.
Physikalisch unterscheiden sich diese beiden Isotope allerdings gewaltig. Sie gehören den beiden fundmental verschiedenen Atomfamilien der Bosonen und Fermionen an, die sich in diesem Experiment erstmals zu einem gemeinsamen gasförmigen Verbund zusammen lagerten. Lithium-6, das aus je drei Elektronen, Protonen und Neutronen aufgebaut ist, ist ein Fermion. Bei Lithium-7, in dessen Atomkern sich ein zusätzliches Neutron befindet, handelt es sich hingegen um ein Boson.
Aus den Fermionen bildete sich nun eine relativ große Wolke, die sich zur Überraschung der Forscher nicht komprimieren ließ. Nach einer genauen Untersuchung erkannten sie, dass hierfür der so genannte Fermi-Druck verantwortlich ist. In den Weiten des Universums sorgt dieser Druck dafür, dass Weiße Zwerge trotz enormer Schwerkraft nicht in sich zusammenstürzen, sondern stabil bleiben.
Die amerikanischen Forscher hoffen zudem, aus ihren Ergebnissen das Phänomen der Supraleitung besser verstehen zu können. Denn nach der gängigen Theorie verbinden sich bei Supraleitern zwei Fermionen zu sogenannten Cooper-Paaren. Diese Paarbildung ist eine wesentliche Voraussetzung für die widerstandslose Stromleitung in supraleitenden Materialien
Jan Oliver Löfken
