Quasipartikler som klumper i kold kvantesuppe

Et nyt eksperiment i et superkoldt Bose-Einstein-kondensat åbner mulighed for en helt ny parallel teknologi. En forskergruppe på Institut for Fysik og Astronomi har for første gang implanteret enkeltatomer; urenheder i en superafkølet gas, og har opdaget, at der dannes en såkaldt quasipartikel i gassen. Resultatet offentliggøres i Physical Review Letters 28. juli 2016

27.07.2016 | Ole J. Knudsen

Forsøgsopstillingen på IFA. Det kritiske øje tilhører medforfatter Lars Wacker

Elektronikken i din smartphone er totalt afhængig af, at elektroner kan danne huller og sjældne grundstoffer kan implanteres i siliciumchips.
Et nyt eksperiment i et superkoldt Bose-Einsteinkondensat åbner mulighed for en helt ny parallel teknologi med blandt andet superledere, og for en dybere forståelse af nogle af de helt grundliggende fysiske værdier, som for eksempel masse.
En forskergruppe på Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet har for første gang implanteret enkeltatomer; urenheder i en superafkølet gas, og har opdaget, at der dannes en såkaldt quasipartikel i gassen.
Overalt i naturen vekselvirker elementarpartiker med omgivelserne. Elektronerne i et fast stof vekselvirker med stoffet, og det er altafgørende for moderne halvlederteknologi. Elementarpartiklerne får masse fordi de vekselvirker med den meget omtalte Higgs-boson. Aarhusforskerne har fundet en ny måde at studere disse fænomener på.
De implanterer urenheder i ultrakoldt kvantestof!
Når man nedkøler en lille sky af atomer til en temperatur tæt ved det absolutte nulpunkt (-273,15°C) skaber man en helt enestående legeplads for fysikeksperimenter - et Bose-Einstein-kondensat. Her er der superfine muligheder for at studere kvantefysik på nye måder. Ved eksperimentet i Aarhus forstyrrer man Bose-Einstein-kondensatet ved at anbringe et fremmed atom i 'suppen' eller kvantegassen, som det retteligt skal kaldes. Vekselvirkningen imellem urenheden og gassen bevirker, at der dannes en ny type partikel, som kaldes en Bose polaron. Det er et fænomen, som ligner det, man finder når man studerer en elektron i et fast stof, men det nye eksperiment foregår i et så 'rent' kvantemekanisk miljø, at man kan observere fænomenet i langt større detaljer.
Det giver mulighed for både at studere helt nye fænomener i fysikken, og for at finde paralleller til andre fysiske systemer, som måske ikke helt så lette at studere i en ren form.
Forskergruppen håber på, at man som følge af dette fremskridt er kommet lidt tættere på at forstå superledere, og måske også på af forstå hvorfor partikler har masse.

Artiklen i Physical Review Letters er her.

Physical Review Letters har desuden fundet, at opdagelsen er så vigtig, at man har bedt den franske fysiker Frédéric Chevy om at skrive en viewpoint artikel for at underbygge artiklen.

Institut for Fysik og Astronomi, Medarbejdere, Offentligheden / Pressen, Studerende