Synthese bei Temperaturen nahe des absoluten Nullpunkts gelungen Ultrakaltes Gas aus elektrischen Dipolen erzeugt - scinexx | Das Wissensmagazin
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Synthese bei Temperaturen nahe des absoluten Nullpunkts gelungen

Ultrakaltes Gas aus elektrischen Dipolen erzeugt

Schematische Darstellung des Bildungsprozesses eines ultrakalten Gases molekularer elektrischer Dipole © Universität Freiburg im Breisgau

Elektrische Dipole spielen eine bedeutende Rolle in vielen physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen, die unser tägliches Leben bestimmen. Freiburger Physiker haben nun erstmals molekulare elektrische Dipole bei Temperaturen nahe des absoluten Nullpunkts hergestellt. Sie berichten über ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Physics Review Letters“.

Die neuen Erkenntnisse ebnen nach Angaben der Forscher den Weg zu faszinierenden neuen Phänomenen, wie beispielsweise der Selbstorganisation exotischer kristalliner Strukturen, der Entstehung neuer Aggregatzustände und der Quantendynamik chemischer Reaktionen.

Elektrische Dipole

Drahtlose Kommunikation über Radio, TV und Mobiltelefone wird erst ermöglicht durch die Ausbreitung von Strahlung, die von schwingenden Dipolen in den Antennen erzeugt wird. Eis schwimmt auf Wasser aufgrund des dipolaren Charakters der Wassermoleküle, deren Wechselwirkung die spezielle kristalline Struktur von Eis bestimmt.

Und nicht zuletzt basieren LCD-Displays moderner Unterhaltungsgeräte, seien es die Zeitanzeige auf der Armbanduhr oder hochauflösende Videos auf Flachbildschirmen, auf der variablen Ausrichtung von elektrischen Dipolen in Flüssigkristallen.

Die ultrakalten elektrischen Dipole werden in der roten Wolke lasergekühlter Atome in einer Vakuumkammer gebildet. © Universität Freiburg im Breisgau

Atome mit Laserphoton verschmolzen

Wissenschaftlern der Universität Freiburg im Breisgau ist es nun zum ersten Mal gelungen, ein Gas elektrischer Dipole bei ultratiefen Temperaturen nahe -273,15 Grad Celsius zu erzeugen. Dabei werden die elektrischen Dipole gebildet, indem zunächst Atome auf ultratiefe Temperaturen gekühlt werden und dann mittels eines Laserphotons zu Molekülen verschmolzen werden.

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Durch diesen Trick weisen die Moleküle nach Angaben der Forscher keine innere Energie auf und haben dieselbe Temperatur wie die Atome, aus denen sie gebildet wurden. Da die Freiburger Wissenschaftler zwei verschiedene Atomsorten, nämlich Lithium und Cäsium, verwenden, ist die Stärke des auf diese Weise gebildeten elektrischen Dipols sehr hoch und übersteigt die von Wasser-Molekülen um einen Faktor drei.

(idw – Universität Freiburg im Breisgau, 29.09.2008 – DLO)

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