Halbleiter in Zeitlupe

  • 16. March 2015

Prozesse in Halbleitern als Modell für Wechselwirkungen in Bose-Einstein-Kondensaten.

Halbleiter lassen sich theoretisch umfassend beschreiben und technisch gut kontrollieren. Sie finden Verwendung in Lasern und mikroelektronischen Schaltungen. Bose-Einstein-Kondensate dagegen sind extreme quantenphysikalische Systeme. Sie bestehen aus ununterscheidbaren Teilchen, die sich wie ein einziges physikalisches Objekt verhalten – eine Art Teilchenwolke. Sie dienen als Testumgebungen für bizarre Eigenschaften der Quantenwelt. Mackillo Kira von der Uni Marburg hat nun Prozesse in Halbleitern als Modell genutzt, um Wechselwirkungen in Bose-Einstein-Kondensaten zu erklären. Demnach steuern dieselben Mechanismen die Wechselwirkungen in beiden Systemen.

Licht kann Elektronen in Halbleitern dazu anregen, sich mit Defekt-Elektronen zu vereinigen, mit Stellen im Halbleiter also, an denen ein Elektron fehlt. Solche Wechselwirkungen beeinflussen, wie ein Laser auf Halbleiterbasis funktioniert. Auch für Bose-Einstein-Kondensate spielen physikalische Wechselwirkungen eine entscheidende Rolle. Sie können zum Beispiel dazu führen, dass normale Atome aus der Quantenwolke ausgegliedert werden.

Wie Kira zeigt, werden die Wechselwirkungen in Bose-Einstein-Kondensaten einerseits und Halbleitern andererseits durch dieselben Mechanismen gesteuert. „Cluster-Erzeugungsprozesse stellen eine direkte Verbindung zwischen den beiden Systemen dar“, erläutert der Forscher. „Auf diese Weise lassen sich Quantenprozesse, die in Halbleitern auftreten, wie unter Zeitlupe beobachten, da Wechselwirkungen in Bose-Einstein-Kondensaten Millionen Mal langsamer stattfinden.“

PUM / RK

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