Bose-Einstein-Kondensat aus Polaritonen

Pittsburgh (USA) - Physiker verstehen nicht nur "greifbare" Objekte wie Atome als Quantenteilchen, sondern auch Energie-reiche Schwingungen und deren Kopplungen mit Lichtwellen. Polaritonen, das sind Quanten aus Schwingungs- und Lichtwellen, können dabei auch begehrte Superensembles, so genannte Bose-Einstein-Kondensate bilden. Diesen exotischen Quantenzustand aus Polaritonen beobachteten nun amerikanische Physiker und berichten darüber in der Zeitschrift "Science".

Das erste Bose-Einstein-Kondensat bestand 1995 aus einer konzentrierten und tiefkalten Wolke aus Rubidiumatomen. Fast auf den absoluten Nullpunkt musste dieses System abgekühlt werden, damit alle Atome, so genannte Bosonen, wie im Gleichschritt den gleichen Grundzustand annehmen konnten. Um solche Kondensate, die einen tiefen Einblick in die Welt der Quantenphysik erlauben, auch bei höheren Temperaturen untersuchen zu können, nutzten David Snoke und seine Kollegen von der University of Pittsburgh und von den Bell Labs in Murray Hill nun Polaritonen.

"Obwohl Polaritonen kaum sichtbar gemacht werden können und ihre Lebensdauer kurz ist, zeigt das System alle essentiellen Anzeichen wie ein Bose-Einstein-Kondensat aus gefangenen Atomen", so die Forscher. In ihrem Experiment konzentrierten die Physiker die Exziton-Polaritonen in einer Struktur aus dem Verbindungshalbleiter Galliumarsenid. Als deutliche Anzeichen für ein solch exotischen Kondensat beobachten Snoke und Kollegen eine auffällig einheitliche Lichtaussendung, die fast an das kohärente Licht von Lasern erinnert. "Der dramatischen Übergang des Systems zu einer linear polarisierten, kompakten, kohärenten Lichtquelle ist konsistent mit dem Bild eines Bose-Einstein-Kondensats", erläutern die Forscher.

Bereits letztes Jahr berichteten deutsche Forscher über ein anderes exotisches Kondensat bei Raumtemperatur. Dieses bestand nicht aus Elektronen oder Atomen, sondern aus so genannten Magnonen. Diese Bosonen sortierten sich zu einem geordneten Ensemble magnetischer Momente.