Gesundheit: Eiskalte Tricks bei der Paarung Markus Greiner bändigt Quanten am Nullpunkt

Für seine Forschung muss es ganz kalt werden. Markus Greiner, deutscher Physiker an der Harvard-Universität in Cambridge und diesjähriger Otto-Klung-Weberbank-Preisträger, kühlt seine Laserapparatur bis auf wenige milliardstel Grad über den absoluten Nullpunkt ab. Dann finden sich Materieteilchen zu einem ganz besonderen Zustand, der Bose-Einstein-Kondensation, zusammen. Die „ultrakalten“ Erkenntnisse verhelfen anderen Forschern dazu, die Heizung im Labor ein wenig weiter aufdrehen zu können. Denn dank Greiners Ergebnissen lässt sich Supraleitung, also die widerstandslose Leitung von Strom, bei höheren Temperaturen als den bisher üblichen minus 150 Grad Celsius praktizieren. Eine andere Anwendung könnte der Quantencomputer sein, sagte Greiner am Freitag bei der Preisverleihung in Berlin.

Die Preissumme beträgt 50000 Euro. Die Verdoppelung gegenüber dem Vorjahr ermöglichte ein Berliner Bürger, der ungenannt bleiben möchte. Der Preis, der jährlich abwechselnd für Physik oder Chemie vergeben wird, hat aber auch durch die diesjährige Entscheidung des Nobelkomitees an Bedeutung gewonnen. Denn der Physik-Nobelpreisträger Theodor Hänsch (siehe Interview) erhielt ihn bereits vor 26 Jahren. „Wir haben seit 1979 insgesamt fünf spätere Nobelpreisträger ausgezeichnet“, sagte Günther Kaindl, Jury-Vorsitzender und Physiker an der Freien Universität Berlin. Gemäß dem Stifter, Otto Klung, dürfen nur deutsche Nachwuchswissenschaftler den Preis bekommen.

Oft reisen diese allerdings aus dem Ausland an, wie jetzt der 32-jährige Greiner, der nach zwei Jahren Forschung an der Universität von Boulder in Colorado gerade Professor in Harvard geworden ist. Die wissenschaftlichen Grundlagen erhielt er nach dem Studium an der Münchner Ludwig-Maximilians-Universität in der Arbeitsgruppe des Quantenoptikers Hänsch. Es gelang ihm, ultrakalte Atome in ein optisches Gitter zu sperren und in einen besonderen Quantenzustand zu versetzen.

Dabei handelt es sich um eine Abart des Bose-Einstein-Kondensats. In diesem bereits 1925 von Albert Einstein vorhergesagten Zustand nahe am absoluten Temperaturnullpunkt nehmen alle Teilchen einen einheitlichen Quantenzustand an, schwingen quasi im Gleichtakt. Als erster Deutscher erhielt Greiner 2004 von der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft den Preis für die beste Doktorarbeit des Jahres. In Boulder setzte er die Tieftemperatur-Forschung fort und erzeugte im Team von Deborah Jin das erste Fermi-Kondensat.

Fermi-Teilchen sind große Individualisten. „Man findet niemals zwei Fermi-Teilchen im gleichen Zustand“, erklärt Greiner. Es gelang ihm, die Fermionen zu „lockeren“ Paaren zu verbinden und mit diesem Trick zu einem einzigen Atom zu vereinigen, einem Kondensat. Ähnliche Paarungen gibt es in tiefgekühlten Supraleitern. Fermi-Kondensate könnten helfen, die Theorie der Supraleitung zu erhellen. „Vielleicht findet man bald Supraleiter, die bei Raumtemperatur funktionieren“, hofft Greiner.

Paul Janositz