Ein Gas aus lauter kleinen atomaren Magneten ist nicht stabil. Es implodiert durch die anziehende Wechselwirkung zwischen den Magneten. Stuttgarter Forscher haben nun die Grenze zwischen stabilen und instabilen Zuständen eines Quantengases aus Magneten vermessen und berichten über ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Physics. Danach verhindert eine Pfannkuchenform, dass es zu einem Kollaps des Quantengases kommt.
Dass sich anziehende Materie nicht stabil ist, hat jeder schon einmal erfahren, der mit einer Ansammlung von Magneten gespielt hat: sie klumpen einfach zusammen. Das gilt auch, wenn die Magneten durch ein äußeres Magnetfeld polarisiert werden.
Pfannkuchen statt Zigarre
Stabil werden sie erst, wenn sie gleichzeitig in einer flachen Scheibe – Wissenschaftler sprechen von einer Pfannkuchenform – gefangen gehalten werden. Eine Kugel- oder Zigarrenform ist dagegen instabil. Dann hilft nur noch eine zusätzliche abstoßende Wechselwirkung, um das kollapsartige Zusammenklumpen zu verhindern.
Das Forscherteam um Professor Tilman Pfau vom 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart hat jetzt Quantengase aus Magneten untersucht, die aus ultrakalten Chromatomen bestehen, die nach einem Phasenübergang als Bose-Einstein Kondensat vorliegen. In dieser besonderen Form von Quantenmaterie können sowohl die Wechselwirkungen zwischen den Magneten als auch die einfangende Form kontrolliert eingestellt werden.
