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Nobelpreis für Physik 2001
Wahljahr: | 2005 |
Sektion: | Physik |
Stadt: | Cambridge, MA |
Land: | USA |
Forschungsschwerpunkte: Bose-Einstein-Kondensat, Kondensate, Bosonen, Ultrakalte Atome, Quantengase, Natrium-Atome, Atomlaser
Wolfgang Ketterle erhielt 2001 zusammen mit Eric A. Cornell und Carl E. Wieman den Nobelpreis für Physik für die Erzeugung der Bose-Einstein-Kondensation und für frühe grundsätzliche Studien über die Eigenschaften der Kondensate. Wolfgang Ketterle war einer der ersten Forscher, denen ein Bose-Einstein-Kondensat gelang. Zudem hat er die Grundlagen für den Atomlaser entwickelt.
Das Bose-Einstein-Kondensat (BEC) ist ein neuer Zustand der Materie. Bestimmte Elementarteilchen, die Bosonen, haben in diesem Zustand ein identisches Energieniveau. Sie schwingen im Takt, sind nicht mehr zu unterscheiden und verhalten sich wie ein einziges Teilchen. Normalerweise haben Elementarteilchen unterschiedliche Geschwindigkeiten, manche sind energiereicher als andere. Um ein BEC zu erhalten, muss ein Gas aus diesen Teilchen auf sehr geringe Temperatur, bis minus 273 Grad Celsius, abgekühlt werden. In dieser extremen Kälte kondensieren die Atome zu einem Objekt. Beschrieben wurde diese Möglichkeit bereits 1924 von dem indischen Physiker Satyendra Nath Bose und von Albert Einstein. Aber erst 1995 gelang es den drei Wissenschaftlern, diesen Zustand herzustellen.
Eric A. Cornell und Carl E. Wieman erzeugten ein Kondensat aus Rubidium-Atomen bei einer Temperatur von 20 Nanokelvin (20 Milliardstel Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt). Wolfgang Ketterle experimentierte parallel mit Natrium-Atomen. Kurze Zeit später gelang ihm ein Bose-Einstein-Kondensat, welches aus mehr Atomen bestand, größer war und sich dadurch besser für weitere Untersuchungen eignete. So erzeugte Wolfgang Ketterle zwei Kondensate, die bei Kontakt Interferenzmuster aufwiesen, vergleichbar einer Wasseroberfläche, wenn man zwei Steine hineinwirft. Mit diesem Experiment konnte er nachweisen, dass sich die Atome in dem Kondensat völlig koordiniert verhielten.
In einer folgenden Forschungsarbeit erzeugte Wolfgang Ketterle einen Strahl von kleinen „BEC-Tropfen“. Sie „fielen“ aufgrund der Schwerkraft herunter – dies war die Grundlage für die Entwicklung eines „Laserstrahls“ mit Materie anstelle von Licht. In den vergangenen Jahren führte Wolfgang Ketterle neue Experimente mit dem Bose-Einstein-Kondesat durch. Er erforscht diesen Zustand am Center for Ultracold Atoms (CUA) am Massachusetts Institute of Technology (MIT) weiter.
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