Paper von Immanuel Bloch in der Fachzeit­schrift Nature Veröf­fent­licht: neuar­tige Mikro­wel­len-Kühltech­nik für moleku­lare Gase

Wird ein stark verdünn­tes Gas auf extrem tiefe Tempe­ra­tu­ren abgekühlt, zeigen sich bizarre Eigen­schaf­ten. Beson­ders mannig­fa­che und aufschluss­rei­che Formen von Quanten­ma­te­rie erwar­ten die Physi­ker beim Kühlen von Gasen, die aus polaren Molekü­len bestehen. Sie sind gekenn­zeich­net durch eine ungleich­mä­ßige elektri­sche Ladungs­ver­tei­lung. Anders als freie Atome können sie rotie­ren, vibrie­ren und sich gegen­sei­tig anzie­hen oder absto­ßen. Aller­dings ist es schwie­rig, moleku­lare Gase auf ultra­tiefe Tempe­ra­tu­ren zu kühlen.

Forscher*innen am Max-Planck-Insti­tut für Quanten­op­tik haben eine neuar­tige Mikro­wel­len-Kühltech­nik für moleku­lare Gase entwi­ckelt, die es ermög­licht, polare Moleküle bis auf wenige Nanokel­vin, 21 milli­ards­tel Grad über dem absolu­ten Nullpunkt, abzuküh­len. Die Resul­tate könnten weitrei­chende Folgen für die Forschung an Quanten­ef­fek­ten und Quanten­ma­te­rie haben. „Da die neue Kühltech­nik so simpel ist, dass sie sich auch in die meisten experi­men­tel­len Aufbau­ten mit ultra­kal­ten polaren Molekü­len integrie­ren lässt, dürfte die Methode bald eine breite Anwen­dung finden – und zu etlichen neuen Erkennt­nis­sen beitra­gen“, meint Hector Fellow Immanuel Bloch, Direk­tor der MPQ-Abtei­lung für Quanten-Vielteil­chen­sys­teme. „Denn die Kühlung per Mikro­wel­len­feld erschließt nicht nur eine Reihe neuer Unter­su­chun­gen an eigen­ar­ti­gen Materie­zu­stän­den wie Supra­flui­di­tät oder Supra­so­li­di­tät“, sagt Bloch. „Sie könnte überdies in Quanten­tech­no­lo­gien nützlich sein.“ Zum Beispiel in Quanten­com­pu­tern, wo sich Daten vielleicht durch ultra­kalte Moleküle speichern ließen.

Herzli­chen Glück­wunsch Immanuel Bloch!