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Wie sieht ein Bose-Einstein-Kondensat aus?
Es sieht aus wie ein dichter kleiner Klumpen in der Mitte der Magnetfalle; ein bisschen wie ein Wassertröpfchen, das sich durch die Kondensation von feuchter Luft an einem kalten Glas bildet. Im Moment seiner Entstehung ist das Kondensat noch von normalen Gasatomen umgeben, also sieht es eher wie ein Kern in einer Kirsche aus. |
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Könnte ich einfach aufs Experiment gucken und das BEC sehen?
Ja, aber das Klümpchen ist ziemlich klein, sodass du ein Mikroskop brauchst. Auch müsstest du es mit Licht einer speziellen, sehr dunkelroten Farbe beleuchten, genau mit der Farbe, die Rubidiumatome reflektieren. (Klicke hier, um mehr über Atome und die Farben, auf die sie reagieren, zu erfahren). Die Art und Weise, wie Wieman und Cornell zuerst das BEC angeschaut haben, bestand darin, die Falle auszuschalten und dann nach einer kleinen Weile eine Aufnahme der Wolke zu machen. Als die Wolke kalt genug war, konnten sie einen dichten Kern in der Mitte sehen. Du kannst dies in den Bildern ihrer Originaldaten sehen, während sie die Atome von 400 millardstel Grad bis zu 50 milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abkühlten.

Klicke, um ein größeres Bild zu sehen. Grautöne sind als Farben wiedergegeben, wobei Weiß den dichtesten (und somit dunkelsten) Teil der Wolke darstellt. Klicke unten, um einen Falschfarbenfilm von einer wirklichen, sich abkühlenden und kondensierenden Wolke zu sehen:
Die Atome am Rand breiten sich also aus, aber die Spitze des Bose-Einstein-Kondensats in der Mitte bleibt stehen?
Du hast recht, was die Atome am Rand betrifft, und fast recht, was das Kondensat betrifft. Es breitet sich auch aus, aber die Art und Weise, wie es dies tut, zeigt, dass es sich um ein ganz spezielles Klümpchen handelt.
Ich fragte mich schon, was denn so speziell an diesem kleinen Klümpchen ist.
Die Ausbreitung dieses Klümpchens geschieht so langsam, wie es überhaupt nur möglich ist für Atome, die nicht zusammenhaften wie in einem Stück fester Materie. Es gibt ein grundlegendes physikalisches Gesetz, die "Heisenberg'sche Unschärferelation", das besagt, dass man nicht gleichzeitig den genauen Ort und die genaue Geschwindigkeit von irgendeinem Objekt, also auch von Atomen, kennen kann. Da wir ungefähr sehen, wo sie sich aufhalten, können wir nicht genau sagen, wie schnell sie sich bewegen. Würden sie stillstehen, so wüssten wir genau, dass sie sich mit der Geschwindigkeit Null bewegen. Deshalb müssen sie sich bewegen. Aber es ist eine lange Geschichte, wenn man die Unschärferelation wirklich verstehen will.
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