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Atomphysik: Suprafestkörper erreichen die zweite Dimension

»Suprasolide« Materie kann gleichzeitig einen Kristall bilden und reibungsfrei fließen. Mit ultrakalten Gasen aus stark magnetischen Atomen wurde nun der erste zweidimensionale Suprafestkörper hergestellt.
Es gibt mittlerweile eine ganze Reihe von unterschiedlichen Modellsystemen: Atome in optischen Gittern, aufgereihte Ionen in Ionenfallen oder Laserpulse, die durch nichtlineare Kristalle flitzen und sich dabei aufspalten.

Zwar bedeutet die aus dem Lateinischen stammende Vorsilbe »supra« so viel wie »über«, dennoch sind Materialien in einem als suprasolide bezeichneten Zustand nicht etwa besonders starr. Vielmehr vereinen sie die geordnete Struktur eines Festkörpers mit den Eigenschaften eines so genannten Suprafluids. Das ist eine Substanz, die völlig reibungsfrei fließt. Man kann sich einen Suprafestkörper wie einen Eiswürfel vorstellen, der eingetaucht in flüssiges Wasser von diesem durchströmt wird, ohne dass es dabei einen Widerstand erfährt.

Erstmals wurden Suprafestkörper 2019 von drei Forschungsgruppen unabhängig voneinander hergestellt. Je ein Team um Francesca Ferlaino vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Innsbruck, eines um Giovanni Modugno von der Universität Florenz und eines um Tilman Pfau von der Universität Stuttgart verwendete dazu ultrakalte, magnetisch wechselwirkende Atome. Allerdings war die Struktur in den Experimenten jeweils nur entlang einer Dimension geodnet. Jetzt haben Matthew Norcia und Claudia Politi vom Innsbrucker Institut einen zweidimensionalen Suprafestkörper aus ultrakalten Dysprosium­atomen geschaffen …

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  • Quelle

Norcia, M. A. et al.: Two-dimensional supersolidity in a dipolar quantum gas. Nature 596, 2021

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