Forschung

Flacher und runder Suprafestkörper

20.05.2022 - Zum ersten Mal gelingt die Erzeugung eines kreisförmigen, zweidimensionalen Suprafestkörpers.

In einer neuen Studie zeigen Forscher um Francesca Ferlaino und Russell Bisset, wie ein atomares Gas zu einem zwei­dimensionalen, kreis­förmigen Supra­festkörper abgekühlt werden kann. Die Methode erlaubt es der Wissenschaft, diese exotischen Materie­zustände weiter zu untersuchen und nach Merkmalen wie turbulenten Wirbeln zu suchen.

 

In den letzten Jahren ist ein neuer Materiezustand auf der Bühne der Physik erschienen: der Supra­festkörper. Dieser besitzt sowohl die Kristall­struktur eines Festkörpers als auch die Eigenschaften eines Supra­flüssigkeit, die ohne Reibung fließen kann. Das Team um Francesca Ferlaino vom Institut für Experimental­physik der Universität Innsbruck und dem Institut für Quanten­optik und Quanten­information der Öster­reichischen Akademie der Wissenschaften in Innsbruck war eines der ersten, das suprasolide Zustände in ultrakalten Quantengasen aus magnetischen Atomen erzeugt hat. Nun zeigt die Forschungsgruppe in einer neuen Studie, dass eine etablierte Methode zur Bildung von Suprafestkörpern in einem eindimensionalen Kristall – durch Abstimmung der Wechselwirkung zwischen den Teilchen – in zwei Dimensionen nicht zur Erzeugung von Supra­festigkeit führt.

„Durch die Entwicklung einer neuen theoretischen Methode zeigen wir jedoch, dass durch das direkte Abkühlen eines Gases aus magnetischen Atomen in den suprasoliden Zustand größere zweidimensionale Supra­solidität erzeugt werden kann“, sagt Thomas Bland, Erstautor der neuen Studie. Dazu verwenden die Forscher runde, pfannkuchen­förmige Teilchenfallen. Auf diese Weise gelang dem Team die experimentelle Beobachtung des ersten nahezu kreisförmigen 2D-Suprafestkörpers.

Zuvor hatte dasselbe Team im vergangenen Jahr die ersten 2D-Supra­festkörper in lang­gestreckten Geometrien beobachtet. Diese Experimente öffnen die Tür für zukünftige theoretische Untersuchungen des Kristall­wachstums. „In einem zweidimensionalen suprasoliden System kann man zum Beispiel untersuchen, wie sich Wirbel bilden. Diese in der Theorie beschriebenen Wirbel wurden noch nicht nachgewiesen, stellen aber eine wichtige Folge der Supra­fluidität dar“, sagt Thomas Bland.

U. Innsbruck / DE

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