Physik iN ösTerreich

Physik in österreichQuantensprung von „drei“ nach „vier“Einen neuen Einblick in das außerordentlichkomplexe Mehrkörperproblemgibt die Forschungsgruppe um RudolfGrimm von der Universität Innsbruck.Die Quantenphysiker konnten in einemultrakalten Gas aus Cäsiumatomenerstmals Vierkörperzustände nachweisen,die eng mit den sogenanntenEfimov-Zuständen verbunden sind. DieForscher berichten darüber in der FachzeitschriftPhysical Review Letters.Vor kurzem haben zwei Gruppen vonTheoretikern die Existenz von Vierkörperzuständenvorhergesagt, die engmit den sogenannten Efimov-Dreikörperzuständenverbunden sind. EinTeam des Instituts für Experimentalphysikder Universität Innsbruck hat dieseZustände nun erstmals in einem ultrakaltenGas aus Cäsiumatomen indirektnachgewiesen. In bestimmten Energieabständenvon einem Efimov-Zustandhaben sie zwei Verlustresonanzenentdeckt, die ein starkes Indiz für dieExistenz von zwei mit dem Efimov-Zustandeng verbundenen Vierkörperzuständensind. „Ultrakalte Atomwolkenbieten sehr gute Möglichkeiten, dieseMehrkörperphänomene modellhaft zustudieren“, erklärt die NachwuchswissenschaftlerinFrancesca Ferlaino,„denn wir können die Kräfte und damitdie Abstände zwischen den Teilchensehr genau kontrollieren.“Mehrkörperproblemezählen zu den schwierigstenFragen derPhysik, deren Lösungseit Jahrhunderten dieklügsten Köpfe derNaturwissenschaft beschäftigthat. AusgefeilteMethoden und einenormer numerischerRechenaufwand sindheute notwendig, umsolche Probleme zu lösen.Auf der Suche nacheinfachen Gesetzmäßigkeitenin den komplexenZusammenhängen vonmehreren sich gegenseitigbeeinflussendenObjekten ist die Wissenschaftnun wieder einenwichtigen Schritt weitergekommen.Grundlage dafür war dieEntdeckung des russischenPhysikers VitaliEfimov, der Anfang der1970er-Jahre eine Reihevon Dreikörperzuständen vorhersagte,die durch quantenphysikalische Eigenschaftenzustande kommen und auchdadurch gekennzeichnet sind, dass diedrei Teilchen sich zu einem schwachgebundenen Objekt vereinen können,obwohl sie paarweise zu keiner Verbindungimstande sind. Der Arbeitsgruppeum Rudolf Grimm gelang es 2006- mehr als 35 Jahre nach der Entdeckungdurch Efimov - dieses Phänomenim Labor erstmals nachzuweisen.Seither hat sich die Erforschung vonEfimov-Zuständen zu einem eigenenFeld innerhalb der Physik ultrakalterAtome entwickelt.Über ihre Beobachtungen berichtendie Innsbrucker Wissenschaftler in derFachzeitschrift Physical Review Letters.Unterstützt wurden sie vom österreichischenWissenschaftsfonds FWF.Die Italienerin Francesca Ferlaino warLise-Meitner-Stipendiatin des FWF undist seit drei Jahren als Nachwuchsforscherinin der Gruppe von RudolfGrimm in Innsbruck tätig. Nun baut dieerfolgreiche Forscherin am Institut fürExperimentalphysik der Universität Innsbruckeine eigene Forschungsgruppeauf. Nr. 2/2009 7