Zwei, sechs, viele

Künstlerische Visualisierung: Sechs Paare von Atomen im Fokus des Laserstrahls. Jonas Ahlstedt / Lund University Bioimaging Centre (LBIC) - Phasenübergänge beschreiben dramatische Veränderungen der Eigenschaften eines makroskopischen Systems - zum Beispiel den Wechsel von flüssig zu gasförmig. Ausgehend von einzelnen, ultrakalten Atomen ist es Physikern der Universität Heidelberg in Experimenten gelungen, bei zunehmender Teilchenzahl die Entstehung eines solchen Übergangs zu beobachten. Durchgeführt wurden die Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Quantenphysik unter Leitung von Selim Jochim vom Physikalischen Institut. Um effektive Theorien in der Physik formulieren zu können, werden mikroskopische Details vernachlässigt zugunsten einer Beschreibung makroskopisch beobachtbarer Größen. Der Inhalt einer Tasse Wasser lässt sich etwa durch Eigenschaften wie Druck, Temperatur und Dichte der Flüssigkeit effizient beschreiben; die Position und Geschwindigkeit der einzelnen Wassermoleküle spielen dabei keine Rolle. Ein Phasenübergang beschreibt den Wechsel eines makroskopischen Systems von einem Zustand der Materie, zum Beispiel flüssig, in einen anderen Zustand, zum Beispiel gasförmig.