Klein, aber fein

News: Klein, aber fein

Seit Physiker routinemäßig solche Dinge wie Spiegel und Gitter für Materiestrahlen herstellen können, richten sie ihre Aufmerksamkeit nun darauf, diese Hilfsmittel zu verkleinern und einzubinden. Drei Arbeitsgruppen konnten dabei entscheidende Fortschritte berichten. Zwei Teams in den USA arbeiten mit einer Kombination aus einem festen Trägermaterial und metallischen Drähten, eine dritte Gruppe in Großbritannien benutzt Drähte, die sie in einen Lichtleiter einbettet.

Mara Prentiss und ihre Kollegen von der Harvard University befestigten zwei kurze Drähte auf einem Träger aus Saphir. Wenn elektrische Ströme in entgegengesetzter Richtung durch die Drähte fließen, entsteht ein magnetisches Feld. Mit einem externen Magnetfeld kann dieses Feld zwischen den Drähten ausgeschaltet werden. Diese feldfreie Region zieht nun kalte, neutrale Atome an und führt sie entlang dieses Wellenleiters. Die Anordnung funktioniert auch, wenn das externe Magnetfeld durch ein weiteres Paar Drähte ersetzt wird (Physical Review Letters vom 7. Februar 2000, Abstract).

Die Arbeitsgruppe um Eric Cornell von der University of Colorado in Boulder hat einen ganz ähnlichen Ansatz entwickelt, aber mit längeren Drähten (Physical Review Letters vom 20. Dezember 1999, Abstract). Während die kurze Variante besonders geeignet ist, um winzige Strahlteiler zu konstruieren, können längere Drähte gekrümmt sein. Mit ihrer Hilfe können Forscher vielleicht Interferometer auf atomarer Ebene entwickeln.

"Es gibt sehr viele Vorteile bei dem Einsatz von Trägermaterialien", erklärt Nynke Dekker von dem Team der Harvard University. "Der Träger kann als Wärmeableitung für die Drähte dienen, wodurch große Ströme durchgeleitet werden können." Außerdem können so übliche Methoden aus der Halbleiterindustrie genutzt werden, um Atom-Schaltkreise herzustellen.

Ed Hinds und seinen Mitarbeitern von der University of Sussex in Großbritannien gelang es inzwischen, einen Halbrohrleiter für Atome herzustellen, indem sie vier Drähte in eine hohle Siliziumfaser einbetteten. Anschließend erzeugten auch sie über Strom ein Magnetfeld, das kalte Atome rückwärts durch die Faser leitet. Der Kopplungsgrad – die Zahl der Atome, die durch die Faser geleitet wurden – übertrifft die der Variante mit dem Saphirträger bei weitem (Physical Review Letters vom 14. Februar 2000, Abstract). "Das ist ein kniffliges Experiment," meint Matt Key, ein Mitglied des Forscherteams, "aber es ist auch ein deutlicher Fortschritt hin zur Schaffung eines Atomfaserleiters für kalte Atome, der dem Lichtleiter in der Optik entspricht."

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