Bose‐Einstein‐Kondensation eines nahezu idealen Teilchengases

Abstract

Eines der herausragendsten Ergebnisse der theoretischen Quantenstatistik ist die Vorhersage, daß Teilchen mit ganzzahligem Drehimpuls bei sehr großer Dichte und/oder sehr geringer Temperatur in einen gemeinsamen Quantenzustand kondensieren können. Als 1924 diese Bose‐Einstein‐Kondensation eines idealen — also wechselwirkungsfreien — Gases vorhergesagt wurde, erschien deren experimentelle Beobachtung aufgrund des starken Einflusses der interatomaren van‐der‐Waals‐Wechselwirkung unmöglich. E. Schrödinger beschrieb dies später mit den Worten: „Um eine signifikante Abweichung [vom klassischen Verhalten] aufzuweisen, benötigt man so hohe Dichten und so kleine Temperaturen, daß die van‐der‐Waals‐Korrekturen und die Effekte einer möglichen Entartung von der gleichen Größenordnung sein werden, und es besteht wenig Aussicht dafür, daß die beiden Arten von Effekten sich jemals trennen lassen.”︁ Erst jetzt — über siebzig Jahre nach dem ursprünglichen Vorschlag — gelang es, die Bose‐Einstein‐Kondensation eines nahezu wechselwirkungsfreien Teilchengases zu beobachten. Dieser Nachweis eröffnet ein neues, interessantes Feld physikalischer Forschung.

Quantenoptik: Makroskopische Quantenphysik mit Bose‐Einstein‐Kondensaten: Solitonen und Wirbel geben Aufschluss über die Suprafluidität kalter atomarer Quantengase

“…Eine stetig wachsende Zahl von Forschungsgruppen -derzeit etwa 20 -arbeitet experimentell mit Kondensaten, und seit 1995 wurden mehr als 1000 Veröffentlichungen zur Physik mit atomaren Bose-Einstein-Kondensaten publiziert. Auch an dieser Stelle wurde bereits mehrfach über Bose-Einstein-Kondensation [4][5][6] und die eng verwandte Physik der Atomlaser [7] berichtet.…”

“…B. bei den stärker wechselwirkenden flüssigen Helium-Systemen selbst für T = 0 lediglich ca. 9 Panorama von BEC lässt sich durch eine Abbildung mit Hilfe eines Laserstrahles auf einer CCD-Kamera direkt optisch sichtbar machen (siehe Abbildungen in [4][5][6][7] [9][10][11]. Auch für so wichtige Fortschritte wie die erstmalige Realisierung von BEC mit Wasserstoff [12], die Erzeugung von entarteten Fermi-Gasen [13] und die Beobachtung des Kosterlitz-Thouless-Übergangs in einem zweidimensionalen Wasserstoff-Gas [14] sei auf die Literatur verwiesen.…”

Identitätsverlust mit Folgen: vom Quantengas zur Bose‐Einstein‐Kondensation

“…Bereits acht Tage nach Eingang des Manuskripts von Bose berichtet jener Ubersetzer, kein geringerer als Albert Einstein, in einem Vortrag vor der preui3ischen Akademie der Wissenschaften am 10. Juli 1924 iiber seine Quantentheorie des einatomigen idealen Gases [3] uns hier auf einige Aspekte der theoretischen Beschreibung konzentrieren wollen, diskutieren W. Petrich in diesern Heft und in [7] sowie W. Ketterle und M.-0. Mewes in [8] die Experimente.…”