Wie sieht das Kondensat aus?

 

Sara: Jetzt kommen wir hoffentlich mal an einen anschaulichen Punkt. Wenn ich nun schon so viel über die Physik des Kondensats gelernt habe, dann will ich auch wissen, wie ich es erkennen kann. Nicht dass ich es dann verpasse, wenn ich mal irgendwo eines antreffe!

Anja: Keine Angst, das wird dir nicht passieren, so viele verschiedene Bilder gibt es gar nicht – du wirst es mit Sicherheit wiedererkennen. Aber dazu musst du erst einmal eines gesehen haben. Ich muss dir aber gleich mal vorweg sagen, dass das eigentliche Bild nicht so wahnsinnig beeindruckend ist, man es aber sehr künstlerisch gestalten kann. Es sieht einem dichten kleinen Klumpen ähnlich, der in einer Wolke von Atomen schwebt. Man kann es auch miteinem Wassertropfen vergleichen, der in dampfender Luft kondensiert.

Sara: Nun ja, so viel kann ich mir noch nicht darunter vorstellen... Aber wenn ich mir die Bildchen da ansehe, dann erinnert es mich an eine halbe Kirsche condensate Kopiemit dem Kirschkern in dieser Hälfte drin. Nur wird der Kern immer größer in den weiteren Bildern und von der Frucht bleibt nicht mehr viel übrig. Was hat denn das zu bedeuten?

Anja: Zuerst musst du mal wissen, dass das, was du als Kirschkern bezeichnet, das eigentliche Kondensat ist und die Frucht außen herum ist die thermische Wolke, das sind die Atome, die noch zu ´´heiß´´ für das Kondensat sind. Bei dem ersten Bild haben wir eine Temperatur von 500 nK, also 500*10-9 K. Diese Temperatur ist noch nicht die tiefste mögliche, wie wir wissen. Bei ihr gibt es noch viele Atome, die noch nicht im Kondensat enthalten sind, weil ihre Temperatur einfach noch zu hoch ist. Das Kondensat fängt da erst gerade an sich zu bilden. Wird nun so weit wie möglich abgekühlt, werden auch die Atome der thermischen Wolke kalt genug, dass sie zum Kondensat werden. Je mehr Atome im Kondensat sind, desto größer sieht es aus, die Wolke außen rum wird dünner. Der ´´Kirschkern´´ ist so intensiv schwarz, da die Atome ganz dicht sind, dass also auf kleinem Raum extrem viele von ihnen sind.

Sara: Okay, das habe ich verstanden. Aber kann man das im Experiment denn überhaupt so sehen?

Anja: Das ist nicht ganz so trivial. Wir fotografieren den Schatten, den das Kondensat wirft, wenn es beleuchtet wird. Das Bild, das du also siehst ist eine Schattenaufnahme – du weißt doch, dass auch du einen Schatten wirfst, wenn du von einer Seite beleuchtet wirst. Am besten kennst du es vom Sommer, wenn du im Schatten der Bäume sitzt, weil dir die Sonne zu heiß ist. Dein eigener Schatten ist natürlich auch unübersehbar, wenn du in der Sonne stehst.

Sara: Daran habe ich noch gar nicht gedacht, dass das Kondensat auch einen Schatten wirft! Wenigstens eine normale Eigenschaft hat es! In dem Bild ist der Kondensatklumpen sehr intensiv rot-schwarz, der Schatten eines hellen Vorhangs ist, so weit ich weiß, immer viel heller. Woran das wohl liegt?

Anja: Das Kondensat ist so dicht, dass wirklich keine Lichtstrahlen mehr durchkommen. Der Vorhang hat eine wesentlich niedrigere Dichte, sodass das Licht nicht vollständig abgeschirmt wird und damit der Schatten heller erscheint.

Sara: Aha, so ist das. Wie lange bleibt denn so ein Bose-Einstein-Kondensat bestehen, sagen wir mal, wenn nichts schief geht?

Anja: Ungefähr 10 Sekunden...

Sara: Was, nicht länger? Da macht man sich soviel Arbeit und dann alles für so einen kurzen Effekt?

Anja: Du weißt noch nicht, dass man ja immer wieder nachladen kann, das heißt, dass immer wieder ein neues Kondensat gebildet wird, in Abständen von 60   Sekunden. Außerdem stimmt unser Zeitempfinden nicht mit dem der Wissenschaftler überein; für sie sind 10 Sekunden eine sehr lange Zeit, da viele Phänomene im Rahmen von winzigsten Bruchteilen von Sekunden auftreten

Sara: Nun gut, dass ist ja nicht das erste Mal, dass mein Einschätzungsvermögen nicht dem der Physiker entspricht. Aber das Bild hier finde ich wirklich faszinierend, was bedeutet es eigentlich? Soll das auch das Kondensat sein, in so bunten Farben?

BEC anja Kopie

Anja: Es stellt eine Dichteverteilung des Kondensats dar und nicht das Kondensat selbst. Man schneidet das Kondensat bildlich gesehen in der Mitte durch und hat dann eine Ebene. Dieser entspricht auch die Grundfläche, aus der der Berg herauswächst. Die Achse nach oben steht für die Größe der Dichte. Man sieht so ganz klar, dass die Dichte im Zentrum mit fallender Temperatur wächst. Es ist allerdings nachträglich mit dem Computer farblich so gestaltet worden.

Sara:  Das sind ja Tricks! Aber ich finde, es hat sich gelohnt, denn es ist sehr eindrucksvoll – das werde ich auf jeden Fall sofort wieder erkennen.

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