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Das Superatom aus München

Durchbruch bei Atomlasern: Strahlenbündel in Sicht, die tausendmal schärfer sind als die bestmöglichen Lichtlaser. Damit lassen sich noch kleinere Computer bauen  ■ Von Reiner Metzger

Berlin (taz) – Es ist ein winzig dünner Strahl aus einer halben Million Atome, und er dauert bisher nur eine Zehntelsekunde. Trotzdem werden die durch den Versuchsaufbau fallenden Teilchen in einem Münchner Labor die Physiker weltweit entzücken. Denn analog zu den gebündelten und völlig gleichförmigen Lichtstrahlen aus einem herkömmlichen Laser schwingen diese halbe Million Atome im gleichen Takt und ermöglichen so völlig neue Anwendungen. Ganz nebenbei beweisen sie wieder einmal, daß der alte Einstein recht hatte.

Der Durchbruch kam nach der üblichen mühsamen jahrelangen Feinarbeit im Labor des Max- Planck-Instituts für Quantenoptik. Eine Arbeitsgruppe um die Physiker Tilman Esslinger, Immanuel Bloch und Theodor Hänsch sperrt die Metall-Atome in einen Magnetkäfig im Vakuum. Dann werden die Rubidiumatome bis nahe dem absoluten Nullpunkt (minus 273 Gad Celsius) gekühlt. Ab einer bestimmten Grenze tritt dabei ein quantenmechanischer Effekt auf, der nach seinen beiden Entdeckern Einstein-Bose-Kondensat heißt. Die Physiker hatten in den 30er Jahren vorhergesagt, daß sich bei derart großer Kälte die Atome nicht mehr wie Teilchen verhalten, sondern sich zu einer einzigen großen Welle überlagern – sie zappeln nicht mehr individuell hin und her, sondern verhalten sich wie ein einziges riesiges Superatom.

„Wir haben es geschafft, einen besonders starken Magnetkäfig zu bauen“, so Hänsch. Dadurch können die Münchner eine größere Anzahl von Atomen kühlen als je eine Arbeitsgruppe auf dem Gebiet vor ihnen. Mit Hilfe einiger Tricks und abgestimmter Radiowellen schleusen die Physiker den Superatom-Strahl dann aus dem Käfig heraus. Aufgrund der winzigen Größe der Atome ist dieser „Atomlaser“ tausendmal besser fokussiert als der beste Laser- oder Röntgenstrahl. Außerdem ist er ungefährlich, weil die Atome eine niedrige Energie haben.

Für die Zukunft soll der Strahl noch stärker und länger werden. Denn auf so einen ultragenauen Strahl haben zum Beispiel die Mikroskop-Bauer gewartet. Sie könnten damit Atome genauer unter die Lupe nehmen als bisher. Und die Chip-Hersteller könnten mit dem atomaren Strahl wesentlich feinere Strukturen auf ihre Silikonhalbleiter drucken. Damit wäre die nächste Generation der Superchips gesichert.