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Unsere Welt zu verstehen:  Bosonen



 Beitrag 0-97
 
 

 
Selbst komplexe Atome können Bosonen sein:
 
das Bose-Einstein-Kondensat

 
 
Wer das Standardmodell der Elementarteilchenphysik betrachtet könnte (bei etwas ungenauem Hinsehen) auf die Idee kommen, dass alle Teilchen mit Ruhemasse Fermionen sind. Das aber wäre falsch, denn einzig und allein der Gesamtspin eines Teilchen bestimmt, ob es Boson oder Fermion ist.
 
Rubidium-Atome etwa sind ausgesprochen große, komplexe Atome (sog. Rydbergatome), haben aber ganzzahligen Spin und sind daher Bosonen:
 
Die Elektronen des Rubidiumatoms — sein Kern besteht aus 87 Protonen — können auf bis zu 43, zudem noch weit auseinanderliegende Schalen (Energieniveaus) verteilt sein.
 
Kühlt man ein Gas aus angeregten Rubidiumatomen stark ab (bis fast zum absoluten Nullpunkt), so kommen sich seine Atome derart nahe, dass sich ihre Wellen­funktion fast vollständig überlappt in dem Sinne, dass für jeden Punkt X und jedes Atom A die Wahrscheinlichkeit, A am Punkt X anzutreffen, gleich groß wird.
 
 
Es ist dies ein Quantenzustand, in dem die einzelnen Bosonen (hier Rubidium-Atome) vollständig delokalisiert sind.

 
 
Daraus ergibt sich u.A., dass so ein Gas dann eine perfekt suprafluide Flüssigkeit darstellt.
 
Man nennt diesen Zustand ein Bose-Einstein-Kondensat, denn dass es ihn geben kann wurde 1924 von Bose und Einstein vorausgesagt auf Basis rein theoretischer Überlegungen. Erst 71 Jahre später, 1995, konnte er dann erstmals im Laber hergestellt werden:
 
Eric Cornell, Wolfgang Ketterle und Carl Wiemann erhielten 2001 hierfür den Nobelpreis. Von ihnen produzierte Bose-Einstein-Kondensate bestanden aus Rubidium- bzw. aus Natrium-Atomen.
 
 
Siehe auch: Rydberg-Zustand, Rydberg-Atome
 
 
Quelle: Dieter Lüst: Quantenfische, DTV 2014, S.69

 


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