Fast auf den absoluten Nullpunkt abgekühlte Atome können ihre Bewegungsrichtung im Raum spontan ändern. Zwei in Maryland und in Texas ansässige Wissenschaftlerteams berichten in Nature und Science über die ersten Demonstrationen dieses Quanteneffekts.
Die amerikanischen Forscher kühlten Natrium- oder Cäsiumatome auf wenige Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt ab. Mittels Laserstrahlen prägten sie einzelnen dieser ultrakalten Atome eine von zwei entgegengerichteten Impulsrichtungen auf – einzelne Atome bewegten sich dadurch in bestimmten, entgegengesetzten Richtungen im Raum. Bei ihrem Experiment stellten die Forscher fest, dass die Atome ihre Bewegungsrichtung spontan ändern können – sie können von einem Bewegungszustand in den anderen “springen”. Dieser als Quantum-hopping bezeichnete Effekt ist eine gelungene Demonstration der Unvorhersagbarkeit der Bewegung von Atomen auf kleinstem Raum.
Die ultrakalten Atome gleichen in gewisser Weise dem Pendel einer Standuhr. Während ein Pendel allerdings gleichmäßig von einer Seite zur anderen schwingt, ändern die Atome ihre Bewegungsrichtung spontan im Laufe einer Schwingungsperiode. Dies ist mit den Mitteln der klassischen Physik nicht erklärbar. Dieses “Hopsen” wurde bisher nur durch die spontane Änderung von “inneren Parametern” wie dem Elektronenspin experimentell verwirklicht.
Stefan Maier
