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Photonenbewegung in dichten Gaswolken
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Tübingen
astronews.com
11. Juli 2011
Wie sich Photonen in einer dichten Gaswolke bewegen, ist
nicht nur in künstlich erzeugten Plasmen von Bedeutung, sondern beispielsweise
auch in astrophysikalischen System wie dem Inneren unserer Sonne. Ein neues, von
der Universität Tübingen aus koordiniertes Forschungsnetzwerk, soll sich dieser
Thematik nun im Detail widmen.
Wie sich
Photonen in dichten Gaswolken bewegen, kann auch
für die Vorgänge im Inneren unserer Sonne
von Bedeutung sein. Dieses
UV-Bild aus dem
Jahr 1999 stammt von
Sonde SOHO.
Bild: ESA/NASA/SOHO |
Die Universität Tübingen koordiniert ein neues Forschungsnetzwerk, das von der
Europäischen Union im 7. Forschungsrahmenprogramm gefördert wird. Thema des
Netzwerks unter dem Titel COSCALI (Collective Scattering of Light) ist
die Frage, wie Photonen, also Lichtteilchen, gestreut werden, wenn sie sich in
einer dichten Gaswolke befinden. Dies geschieht zum Beispiel in natürlichen
Systemen wie in den inneren Schichten der Sonne, aber auch in künstlichen
Systemen, wie in Plasmen.
"Die Bewegung der Photonen in dem Gas kann man sich in etwa wie die Flugbahn
eines kleinen Tischtennisballs vorstellen, der auf der Tanzfläche einer
Diskothek von den tanzenden Menschen unkontrolliert hin- und hergeworfen wird",
vergleicht der Sprecher des Netzwerkes, Dr. Sebastian Slama vom Fachbereich
Physik der Universität Tübingen. Die Bewegung des Tischtennisballs hängt dann
von verschiedenen Parametern ab: beispielsweise wie eng es auf der Tanzfläche
ist, ob sich die Personen geordnet oder zufällig aufstellen und wie wild sie
sich bewegen.
Dies gilt im Prinzip auch für die Streuung der Photonen durch Gas-Atome,
allerdings gibt es einen entscheidenden Unterschied. Es handelt sich hierbei um
Quantenteilchen, und dies kann zu äußerst spannenden Effekten führen: So können
sich die Atome beispielsweise spontan in geordneten Strukturen anordnen, oder
Photonen können an kleinen Unregelmäßigkeiten in der Wolke gefangen, also
lokalisiert werden. Die Forscher untersuchen solche Effekte, indem sie
ultrakalte atomare Gase, deren Temperatur nur etwa ein Millionstel Grad über dem
absoluten Nullpunkt liegt, mit Lasern beschießen. Diese kalten Atomwolken sind
hierbei ein ideales Modellsystem, da die Wissenschaftler sowohl deren Dichte,
als auch die Anordnung der Atome im Gas kontrollieren können.
In dem nun unter der Federführung von Tübinger Forschern initiierten Netzwerk
arbeiten die führenden Gruppen auf dem Gebiet der kollektiven Lichtstreuung an
kalten atomaren Gasen aus Europa und Brasilien zusammen. Sowohl experimentelle,
als auch theoretische Gruppen sind im Netzwerk vertreten. Für solche Verbünde
mit außereuropäischen Partnern stellt die Europäische Union Mittel durch ein eigenes
Programm bereit, mit dem Forschungsaufenthalte finanziert werden. "Dadurch
werden unsere Kompetenzen mit denen unserer Partner in Frankreich, Italien und
Brasilien in optimaler Weise gebündelt", so Slama.
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