Theoretische und experimentelle Physiker ziehen gemeinsam an einem Strang

Die physikalischen Eigenschaften eines Gases hängen von seiner Dimensionalität ab. Wenn ein Gas sehr stark in zwei Dimensionen eingegrenzt wird, können sich die Atome nur in eine Richtung bewegen: sie bilden ein eindimensionales Gas. So eine Kette von Atomen hat ungewöhnliche Eigenschaften. Besonders bemerkenswert ist, dass bei genügend tiefen Temperaturen ein Gas von Bosonen (Atome mit ganzzahligem Spin) ähnliche Eigenschaften wie ein Gas von Fermionen (Atome mit halbzahligem Spin) aufweist. Da zwei identische Fermionen sich niemals am gleichen Ort befinden können (das besagt das berühmte Pauli-Prinzip) ist damit auch die Wahrscheinlichkeit, das sich zwei Bosonen am gleichen Ort befinden, deutlich unterdrückt. Dieses Phänomen nennt man „Anti-Bunching“.

In einer Kombination aus experimenteller und theoretischer Arbeit haben die beiden OPTIMAS-Wissenschaftler Herwig Ott und Michael Fleischhauer und ihre Arbeitsgruppen das erste Mal den zeitlichen Verlauf des „Anti-bunching“ Signals eines eindimensionalen Gases von Bosonen beschrieben. Es ist ihnen dabei unter anderem gelungen zu zeigen, dass die oben beschriebene Entsprechung zwischen bosonischen und fermionischen Atomen nicht für den zeitlichen Verlauf des „Anti-bunching“ Signals gültig ist. Diese unerwarteten Ergebnisse wurden kürzlich als Rapid Communication in der Fachzeitschrift Physical Reviews veröffentlicht:

„Spatiotemporal fermionization of strongly interacting one-dimensional bosons” Vera Guarrera, Dominik Muth, Ralf Labouvie, Andreas Vogler, Giovanni Barontini, Michael Fleischhauer, and Herwig Ott Phys. Rev. A 86, 021601(R) (2012)