In den letzten zwei Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts haben Atomphysiker wiederholt den Rekord für die kälteste Temperatur im Universum gebrochen. Diese Erfolge beruhten auf einer Handvoll Fortschritten, einschließlich der Laserkühlung (wie in beschrieben). Teil 1 dieser Geschichte), die magnetooptische Falle und Techniken wie die Sisyphos-Kühlung, die besser funktionierten als erwartet (wie in beschrieben). Teil 2). Bis 1990 kühlten Physiker routinemäßig Dutzende Millionen Atome auf Temperaturen von einigen zehn Mikrokelvin über dem absoluten Nullpunkt ab – tausendmal kälter als herkömmliche Kryotechnik und einen Bruchteil der „Doppler-Kühlgrenze“, die für die Laserkühlung einfacher Atome vorhergesagt wurde.

So dramatisch dieser Absturz auch war, es lockte ein noch schwierigerer Temperaturabfall: um einen weiteren Faktor 1000, von Mikrokelvin auf Nanokelvin. Dieser zusätzliche Rückgang würde einen neuen Bereich der Physik einführen, der als Quantenentartung bekannt ist. Hier zwingen niedrige Temperaturen und hohe Dichten Atome in einen von zwei exotischen Materiezuständen: entweder a Bose-Einstein-Kondensat (BEC), bei dem alle Atome in einem Gas in denselben Quantenzustand verschmelzen, oder ein entartetes Fermi-Gas (DFG), bei dem die Gesamtenergie des Gases nicht mehr abnimmt, weil alle verfügbaren Energiezustände voll sind (Abbildung 1).

BECs und DFGs sind reine Quantenphänomene, und der Gesamtspin eines Atoms bestimmt, welche von ihnen entstehen. Wenn das Atom eine gerade Anzahl an Elektronen, Protonen und Neutronen hat, ist es ein Boson und kann BEC durchlaufen. Wenn die Summe ungerade ist, handelt es sich um ein Fermion und kann ein DFG ergeben. Verschiedene Isotope desselben Elements verhalten sich manchmal auf entgegengesetzte Weise – Physiker haben BECs aus Lithium-7 und DFGs aus Lithium-6 hergestellt – und dieser Unterschied im Tieftemperaturverhalten ist einer der dramatischsten Beweise für die grundlegende Unterteilung zwischen Quantenteilchen.

1 Quantenstatistik in Aktion

Bei hohen Temperaturen sind sowohl Bosonen (blaue Punkte) als auch Fermionen (grüne Punkte) über einen weiten Bereich der verfügbaren Energiezustände verteilt. Wenn sie aus einer Falle freigelassen werden, dehnen sie sich nach außen aus und bilden eine kugelförmige Wolke, deren Breite ihre Temperatur widerspiegelt. Wenn die Atome abkühlen, wechseln sie in niedrigere Energiezustände und die Größe der Wolke nimmt ab. Während Bosonen jedoch mehrere Atome im selben Zustand haben können, kann es bei Fermionen nur ein einziges Atom in jedem Zustand geben. Unterhalb einer kritischen Temperatur führt diese Tatsache dazu, dass sich fast alle Bosonen in einem einzigen Energiezustand sammeln und ein Bose-Einstein-Kondensat bilden, das als kleiner und sehr dichter Klumpen im Zentrum der Wolke erscheint. In einem entarteten Fermi-Gas hingegen sind alle Niedrigenergiezustände gefüllt, sodass die Wolke nicht weiter schrumpfen kann. Die experimentellen Bilder in der Mitte dieses Diagramms zeigen Wolken aus bosonischen (links) und fermionischen (rechts) Lithiumatomen, die sich beim Abkühlen unterschiedlich verhalten. Hier, T_F ist die Fermi-Temperatur, die den Beginn der Quantenentartung bei Fermionen markiert.

Wie bei früheren Durchbrüchen, die in dieser Serie beschrieben werden, gelang der Sprung in die Quantenentartung dank neuer Technologien, die in Forschungslabors auf der ganzen Welt eingeführt wurden. Und – wie schon bei den früheren Fortschritten – kam eine dieser Technologien völlig zufällig auf.

Laserkühlung zum günstigen Preis

In den mittleren 1980s, Karl Wiemann untersuchte Paritätsverletzungen in Cäsiumatomen an der University of Colorado, Boulder, in den USA. Diese Studien erfordern zeitaufwändige und anspruchsvolle Spektroskopiemessungen und Wiemans Doktorand Rich Watts haben eine Möglichkeit entwickelt, dies mit Diodenlasern zu erreichen, wie sie millionenfach für CD-Player hergestellt werden.

Nachdem er jahrelang herausgefunden hatte, wie man diese billigen Festkörpergeräte stabilisieren und steuern kann, wollte Watts (vernünftigerweise) seine Doktorarbeit abschließen, also schauten er und Wieman sich nach einem kurzfristigeren Experiment um, um sie zu testen. Die Antwort, auf die sie stießen, war Laserkühlung. „Es war diese lustige kleine Nebensache, die Abschlussarbeit dieses Studenten fertigzustellen“, erinnert sich Wieman, „und genau so bin ich zur [Laserkühlung] gekommen.“

1986 wurden Watts und Wieman zum zuerst einen Strahl aus Cäsiumatomen lasergekühlt. Watts war auch der erste, der als Postdoktorand kühles Rubidium laserte Hal Metcalf von der Stony Brook University in New York, und er nahm an den bahnbrechenden Experimenten teil, die die Sub-Doppler-Abkühlung aufdeckten Bill Phillips’-Labor am US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology (NIST) in Gaithersburg, Maryland. Doch wie ein weiterer Schlüsselspieler, dem wir in dieser Geschichte begegnen werden, verließ Watts die Bühne zu früh und starb 39 im Alter von nur 1996 Jahren.

Wieman brauchte unterdessen ein neues wissenschaftliches Ziel, etwas, das nur mit kalten Atomen erreicht werden konnte. Zusammen mit neuen Kollegen und Konkurrenten fand er es in einer sehr alten Idee mit einem tadellosen wissenschaftlichen Stammbaum: der Bose-Einstein-Kondensation.

Ein Rennen nach unten

In 1924 Satyendra Nath Bose war Physiker an der Universität von Dhaka im heutigen Bangladesch. Während er das neue und sich schnell entwickelnde Gebiet der Quantenphysik lehrte, erkannte er, dass Max Plancks Formel für das Lichtspektrum eines heißen Objekts aus den statistischen Regeln abgeleitet werden konnte, die das Verhalten von Photonen bestimmen, was weitaus wahrscheinlicher ist als bei klassischen Teilchen in den gleichen Staaten gefunden.

Bose hatte Schwierigkeiten, sein Werk zu veröffentlichen, also schickte er ein Exemplar an Albert Einstein, der es so sehr liebte, dass er es veranlasste veröffentlicht Zeitschrift für Physik neben einem eigenen Aufsatz. Zu Einsteins Beiträgen gehörte die Ausweitung der Photonenstatistik auf andere Arten von Teilchen (einschließlich Atomen) und der Hinweis auf eine interessante Konsequenz: Bei sehr niedrigen Temperaturen ist der wahrscheinlichste Zustand des Systems, dass alle Teilchen denselben Energiezustand einnehmen.

Dieser kollektive Zustand wird heute BEC genannt und steht in engem Zusammenhang mit Supraflüssigkeit und Supraleitung, die in Flüssigkeiten bzw. Feststoffen bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt beobachtet werden. Der BEC-Übergang selbst könnte jedoch prinzipiell in einem verdünnten Gas aus Atomen stattfinden – genau wie diejenigen, mit denen Atomphysiker in den 1970er Jahren begannen.

Es gab jedoch einige Hindernisse. Zum einen wird die kritische Temperatur, bei der sich ein BEC bildet, durch die Dichte bestimmt: Je niedriger die Dichte, desto niedriger die kritische Temperatur. Obwohl die Sisyphos-Kühlung Mikrokelvin-Temperaturen ermöglichte, sind lasergekühlte Atomdämpfe so diffus, dass ihre Übergangstemperatur sogar noch niedriger liegt und im Nanokelvin-Bereich liegt. Sie ist auch niedriger als die „Rückstoßtemperatur“, die mit Atomen einhergeht, die ein einzelnes Photon absorbieren oder emittieren. Eine Kühlung unterhalb dieser Grenze muss daher ohne Laser erfolgen.

Eine Verdunstung nach der anderen

Die allgemeine Lösung dieser Probleme kam von Daniel Kleppner und Kollegen am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Es ähnelt dem Mechanismus, der eine Tasse Tee kühlt. Die Wassermoleküle im Tee bewegen sich unterschiedlich schnell und die schnellsten haben genug Energie, um sich zu lösen und als Wasserdampf davonzuschweben. Da diese „Flüchtlinge“ überdurchschnittlich viel Energie mit sich führen, werden die verbleibenden Moleküle am Ende kälter. Sobald die Energie in ihrer Bewegung durch Kollisionen zwischen Molekülen neu verteilt wird, erreicht das System ein neues Gleichgewicht bei einer niedrigeren Temperatur (Abbildung 2).

Kleppners Methode ist als Verdunstungskühlung bekannt und erfordert zwei Elemente: ein Mittel, um die heißesten Atome selektiv aus der Falle zu entfernen, und eine Kollisionsrate zwischen Atomen, die hoch genug ist, damit sich die Probe anschließend wieder ins Gleichgewicht bringt. Das erste Element ging Hand in Hand mit der Lösung des Photonenrückstoßproblems: Atome können „im Dunkeln“ gehalten werden, indem man sie von einer magnetooptischen Falle (MOT) in eine rein magnetische Falle überführt, wie sie Phillips zuerst hergestellt hat im Jahr 1983. Die höhere Energie der „heißen“ Atome erfordert ein größeres Magnetfeld, um sie einzuschließen, und dieses große Magnetfeld erzeugt eine Zeeman-Verschiebung im Energieniveau der Atome. Ein richtig abgestimmtes Hochfrequenzsignal kann somit die „heißen“ Atome bei diesem hohen Feld in einen nicht eingefangenen Zustand versetzen, ohne die kälteren zu stören. Die zurückbleibenden kälteren Atome sind ebenfalls auf ein kleineres Volumen beschränkt, sodass mit sinkender Temperatur die Dichte zunimmt und das System auf zwei Arten näher an BEC heranrückt.

2 Wie tief kannst du gehen

Bei der Verdunstungskühlung werden die Atome mit der höchsten Energie (rot) aus einem eingeschlossenen Dampf entfernt, der eine große Anzahl von Atomen enthält, die über die verfügbaren Energiezustände in der Falle verteilt sind. Die zurückbleibenden Atome erleiden Kollisionen, die die Gesamtenergie unter den Atomen neu verteilen. Obwohl einige von ihnen Energie gewinnen (orange), wird die durchschnittliche Energie (und damit die Temperatur) niedriger sein, wie die gestrichelten Linien zeigen. Dieser Vorgang des Entfernens heißer Atome und der Umverteilung der Energie wird dann wiederholt, wodurch die Temperatur weiter gesenkt wird.

Das Kollisionsproblem liegt jedoch nicht in der Hand der Experimentatoren. Die relevante Geschwindigkeit wird durch einen einzigen Parameter beschrieben: die sogenannte Streulänge für ein Paar kollidierender Atome in bestimmten Zuständen. Wenn diese Streulänge mäßig groß und positiv ist, wird die Verdunstung schnell voranschreiten und das resultierende Kondensat wird stabil sein. Ist die Streulänge zu klein, erfolgt die Verdunstung sehr langsam. Wenn es negativ ist, ist das Kondensat instabil.

Die offensichtliche Lösung besteht darin, ein Atom mit der richtigen Streulänge auszuwählen, aber dieser Parameter erweist sich nach ersten Prinzipien als äußerst schwierig zu berechnen. Es muss empirisch ermittelt werden, und in den frühen 1990er Jahren hatte noch niemand die notwendigen Experimente durchgeführt. Folglich wählten die Gruppen, die mit der Suche nach BEC begannen, unterschiedliche Elemente aus dem Periodensystem, in der Hoffnung, dass sich „ihres“ als „richtig“ herausstellen würde. Wieman und sein neuer Kollege Eric Cornel sogar von Cäsium auf Rubidium umgestiegen, weil die beiden stabilen Isotope von Rubidium ihre Chancen verdoppelten.

„Das wird nie funktionieren“

Da ein MOT in eine rein magnetische Falle umgewandelt werden kann, indem einfach die Laser ausgeschaltet und mehr Strom durch die Magnetspulen geleitet wird, waren die ersten Schritte in Richtung BEC eine einfache Erweiterung der Laserkühlungsexperimente. Die resultierende „Quadrupolfallen“-Konfiguration hat nur ein großes Problem: Das Feld in der Mitte der Falle ist Null, und bei Nullfeld können Atome ihren inneren Zustand in einen Zustand ändern, in dem sie nicht mehr gefangen sind. Um dieses „Leck“ von Atomen aus dem Fallenzentrum zu verstopfen, muss eine Möglichkeit gefunden werden, zu verhindern, dass die gefangenen Atome ihren Zustand ändern.

Dies war mehrere Jahre lang ein Hauptgebiet der Laserkühlungsforschung. Neben Cornell und Wieman war er einer der Hauptkonkurrenten im sich verschärfenden BEC-Rennen Wolfgang Ketterle vom MIT. Seine Gruppe entwickelte eine Möglichkeit, Atome mithilfe eines blau verstimmten Lasers, der als „Pfropfen“ auf die Mitte der Falle fokussiert ist, aus der Nullfeldregion wegzudrücken. Cornell und Wieman wiederum verwendeten eine rein magnetische Technik, die sie „Time Orbiting Potential“ (TOP)-Falle nannten.

Cornell entwickelte den TOP auf dem Rückflug von einer Konferenz Anfang 1994, teilweise motiviert durch die Notwendigkeit, Störungen an ihrem Gerät zu begrenzen. Obwohl er und Wieman keinen Platz für einen weiteren Laserstrahl hatten, könnten sie eine kleine zusätzliche Spule um eine Achse senkrecht zu den Quadrupolspulen hinzufügen, und das würde die Nullfeldposition verschieben. Atome in der Falle würden sich natürlich in Richtung des neuen Nullpunkts bewegen, aber nicht schnell. Wenn sie zwei kleine Spulen auf verschiedenen Achsen verwenden würden, die durch oszillierende Ströme angetrieben werden, um die Null ein paar hundert Mal pro Sekunde im Kreis zu bewegen, könnte das ausreichen, um sie, in Cornells Worten, „überall dort zu halten, wo keine Atome sind“.

Im Sommer testeten sie die Idee mit einer kleinen Spule, die von einem billigen Audioverstärker angetrieben wurde. Das zusätzliche Feld ließ die um ihre Glasdampfzelle gewickelten Spulen zunächst besorgniserregend klappern, und die angetriebenen Spulen gaben ein durchdringendes, hohes Heulen von sich, aber das Prinzip funktionierte einwandfrei, also bauten sie eine stabilere Version. Einige Monate später, Anfang 1995, diskutierte Cornell mit Ketterle über Fallenpläne und kam zu dem Schluss, dass der optische Stecker des MIT-Teams „niemals funktionieren würde“. Im Grunde wird es ein großer alter Rührstab sein, der da hineinzeigt.“ Allerdings räumt er ein, dass Ketterle möglicherweise das Gleiche über den TOP empfunden hat: „Er denkt wahrscheinlich: ‚Das ist die dümmste Idee, die ich je in meinem Leben gehört habe.‘ Also gingen wir beide sehr zufrieden nach dem Gespräch.“

Tatsächlich funktionierten beide Techniken. Cornell und Wieman waren die ersten, die dies demonstrierten, indem sie eine Reihe von Experimenten durchführten, bei denen sie einen Laserstrahl durch ihre kalte Atomwolke richteten. Bei diesen „Schnappschüssen“ absorbieren Atome in der Wolke Photonen des Lasers und hinterlassen einen Schatten im Strahl. Die Tiefe dieses Schattens war ein Maß für die Dichte der Wolke, während die Größe der Wolke die Temperatur der Atome anzeigte. Mit fortschreitender Verdampfung zeigten die Schnappschüsse eine kugelsymmetrische Atomwolke, die langsam schrumpfte und abkühlte, während heiße Atome nach und nach entfernt wurden.

Dann, im Juni 1995, geschah bei einer Temperatur von etwa 170 Nanokelvin etwas Dramatisches: In der Mitte ihrer Bilder erschien ein kleiner dunkler Fleck, der Atome mit einer drastisch niedrigeren Temperatur und höherer Dichte darstellte. Cornell sagt, es habe nicht lange gedauert, bis er herausgefunden hatte, was los war: „Die zentrale Dichte schießt einfach in die Höhe. Was passiert da, wenn nicht die Bose-Einstein-Kondensation?“

Um ihre Vermutungen zu bestätigen, wandelten er und Wieman einige ihrer Schattenbilder in die mittlerweile ikonischen dreidimensionalen Darstellungen um (siehe Bild „Das coolste Ergebnis“), die die thermischen Atome als breiten Sockel und das BEC als „Spitze“ zeigen, die daraus hervorgeht das Zentrum. Die Form des Dorns – in einer Richtung breiter als in der anderen – gab einen Hinweis. Da ihre TOP-Falle in vertikaler Richtung stärker war als in horizontaler Richtung, wurde das Kondensat in dieser Richtung stärker zusammengedrückt, was bedeutete, dass es sich nach der Freisetzung schneller in diese Richtung ausdehnte. Obwohl sie diese Formänderung nicht vorhergesehen hatten, konnten sie sie schnell erklären, was ihre Zuversicht stärkte, dass sie den „heiligen Gral“ von BEC erreicht hatten.

Cornell und Wieman gaben ihre Ergebnisse (für damalige Verhältnisse ungewöhnlich) in einer Pressekonferenz Anfang Juni 1995 bekannt. Ihr Artikel wurde in veröffentlicht Wissenschaft der folgende Monat. Im September erstellten Ketterle und Kollegen ihre eigenen 3D-Diagramme, die eine ähnliche „Spitze“ zeigten, die entstand, als ihre Wolke aus Natriumatomen die Übergangstemperatur erreichte. Cornell, Wieman und Ketterle teilten sich das weiter 2001 Nobelpreis für Physik zur Erzielung von BEC in verdünnten Atomdämpfen.

Fermionen bekommen ihren Champion

In den ersten Monaten des Jahres 1995 rekrutierte Cornell einen neuen Postdoc, Deborah „Debbie“ Jin. Ihr Ehemann John Bohn, ein Physiker am NIST in Boulder, erinnert sich an Cornells Worte: „Viele Leute werden Ihnen sagen, dass BEC noch Jahre entfernt ist, aber ich glaube wirklich, dass wir es schaffen werden.“ Er hatte Recht: Das erste BEC ereignete sich zwischen dem Zeitpunkt, als Jin zustimmte, den Job anzunehmen, und dem Zeitpunkt, als sie mit der Arbeit anfing.

Jin kam aus einer anderen Forschungsgemeinschaft – ihre Abschlussarbeit befasste sich mit exotischen Supraleitern –, aber sie lernte schnell etwas über Laser und Optik und spielte eine Schlüsselrolle in frühen Experimenten zur Untersuchung der Eigenschaften von BEC. Als aufstrebender Star erhielt sie zahlreiche Angebote für eine Festanstellung, entschied sich jedoch dafür, bei JILA zu bleiben, einer hybriden Einrichtung, die das Fachwissen der University of Colorado und des NIST vereint. Um ihre Arbeit von der von Cornell und Wieman zu unterscheiden, beschloss sie dort, die andere Klasse des Verhaltens bei extrem niedrigen Temperaturen zu untersuchen: entartete Fermi-Gase.

Wo Bosonen statistischen Regeln unterliegen, die es wahrscheinlicher machen, dass sich zwei von ihnen im gleichen Energiezustand befinden, ist es Fermionen absolut verboten, Zustände zu teilen. Auf Elektronen angewendet ist dies das Pauli-Ausschlussprinzip, das einen Großteil der Chemie erklärt: Elektronen in einem Atom „füllen“ die verfügbaren Energiezustände auf, und der genaue Zustand der letzten Elektronen bestimmt die chemischen Eigenschaften eines bestimmten Elements. Fermionische Atome in einer Magnetfalle gehorchen einer ähnlichen Regel: Wenn das Gas abgekühlt wird, füllen sich die niedrigsten Zustände. Irgendwann sind aber alle Niedrigenergiestaaten voll und die Wolke kann nicht mehr weiter schrumpfen. Wie bei BEC handelt es sich hierbei um ein reines Quantenphänomen, das nichts mit Wechselwirkungen zwischen den Teilchen zu tun hat, weshalb es in einem Gas aus ultrakalten Atomen beobachtbar sein sollte.

Jin begann 1997 bei JILA mit einem einzigen Doktoranden, Brian DeMarco, der von Cornell eingestellt worden war, aber auf Cornells Empfehlung hin zu Jin wechselte. Wie DeMarco sich erinnert, sagte Cornell zu ihm: „Wenn Sie und Debbie die ersten Leute sein können, die eine DFG machen, wird das eine große Sache sein, und es besteht eine gute Chance, es zu schaffen.“

Das Paar begann mit einem leeren Labor, in dem es nicht einmal an Möbeln mangelte. Bohn erinnert sich, wie sie in dem Büro, das er mit Jin teilte, auf dem Boden saßen und die Elektronik für ihre zukünftigen Laser zusammenbauten. Innerhalb eines Jahres verfügten sie jedoch über eine funktionierende Vorrichtung zum magnetischen Einfangen und zur Verdunstungskühlung fermionischer Kaliumatome.

Die Suche nach einem DFG bringt zwei Herausforderungen mit sich, die über die des BEC-Rennens hinausgehen. Die erste davon besteht darin, dass bei extrem niedrigen Temperaturen die Kollisionen, die für den Wiederherstellungsschritt der Verdunstungskühlung erforderlich sind, nicht mehr stattfinden, da das Verbot, dass sich zwei Fermionen im selben Zustand befinden, eine Kollision verhindert. Um dieses Problem zu lösen, versetzten Jin und DeMarco die Hälfte ihrer Atome in einen anderen inneren Zustand und sorgten so für genügend zustandsübergreifende Kollisionen, um eine Verdampfung zu ermöglichen. Am Ende des Prozesses könnten sie einen der beiden Zustände entfernen und den Rest abbilden.

Das zweite Problem besteht darin, dass die experimentelle Signatur von BEC zwar ein riesiger Dichteanstieg in der Mitte der Atomwolke ist, die Fermi-Entartung jedoch subtiler ist. Das Schlüsselphänomen, dass Atome sich weigern, zusammenzuklumpen, manifestiert sich undramatisch darin, dass die Wolke bei Erreichen der Übergangstemperatur nicht mehr weiter schrumpft. Um das degenerierte Gas von der thermischen Wolke zu unterscheiden, waren sorgfältige Modellierungen und ein Bildgebungssystem erforderlich, das winzige Änderungen in der Form der Verteilung zuverlässig messen konnte.

Trotz dieser Herausforderungen veröffentlichten Jin und DeMarco nur 18 Monate nach ihrem Start in einem leeren Raum die erste Beobachtung eines entarteten Fermi-Gases. Einige Jahre später gründeten Teams unter der Leitung von Ketterle, Randy Hulet an der Rice University, Christophe Salomon an der ENS in Paris und John Thomas an der Duke University folgte.

Jin nutzte unterdessen Laser und Magnetfelder, um entartete Atome in Moleküle umzuwandeln, und eröffnete damit neue Grenzen in der ultrakalten Chemie. Diese Arbeit erhielt zahlreiche Auszeichnungen, darunter u. a „Genius Grant“ der MacArthur Foundation, der I I Rabi-Preis der American Physical Society (APS) und die Isaac-Newton-Medaille des Instituts für Physik. Jin wäre auch ein Kandidat für einen weiteren Nobelpreis für die Physik ultrakalter Atome gewesen, aber leider war sie es starb 2016 an Krebs, und der Preis wird nicht posthum verliehen.

Abgesehen von den Preisen ist Jins Vermächtnis jedoch beträchtlich. Das von ihr gegründete Teilgebiet hat sich zu einem der wichtigsten Gebiete der Atomphysik entwickelt, und ihre ehemaligen Studenten und Kollegen leiten weiterhin die Erforschung ultrakalter Fermionen. Als Anerkennung für ihr Engagement als Mentorin hat die APS jährlich einen Deborah Jin Award für herausragende Doktorarbeiten in der Atom-, Molekular- oder optischen Physik ins Leben gerufen.

Eine Geschichte fortlaufender Entdeckungen

Diese Serie umfasst etwas mehr als ein halbes Jahrhundert. In dieser Zeit entwickelte sich die Idee, Laser zur Manipulation von Atomen einzusetzen, von einer müßigen Neugier eines einzelnen Physikers der Bell Labs zu einer grundlegenden Technik für einen weiten Bereich der Spitzenphysik. Lasergekühlte Ionen sind heute eine der wichtigsten Plattformen für die Entwicklung der Quanteninformationswissenschaft. Lasergekühlte neutrale Atome bilden die Grundlage für die besten Atomuhren der Welt. Und die quantenentarteten Systeme, die erstmals von Cornell, Wieman, Ketterle und Jin beobachtet wurden, brachten ein riesiges Teilgebiet hervor, das die Atomphysik mit der Physik und Chemie der kondensierten Materie verbindet. Lasergekühlte Atome sind weiterhin von entscheidender Bedeutung für die physikalische Forschung, und in Laboren auf der ganzen Welt wird täglich neue Geschichte geschrieben.

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• Quelle: https://physicsworld.com/a/coldest-how-a-letter-to-einstein-and-advances-in-laser-cooling-technology-led-physicists-to-new-quantum-states-of-matter/