Seit fast einem Jahrhundert stellen Quasiteilchen, Quantenobjekte mit einzigartigen Eigenschaften, eine Herausforderung für Wissenschaftler dar. Nun hat ein Team von Physikern der Yale University einen bedeutenden Durchbruch erzielt, indem es eine größere Kontrolle über diese schwer fassbaren Einheiten demonstriert hat. Diese in *Nature Physics* veröffentlichte Entdeckung stellt etablierte wissenschaftliche Prinzipien in Frage und verspricht Fortschritte in der Quantenforschung.
Quasiteilchen sind "emergente" Quantenobjekte, bei denen ein zentrales Teilchen mit umgebenden Teilchen interagiert und kollektive Eigenschaften aufweist, die in einzelnen Komponenten nicht vorkommen. Sie sind entscheidend für das Verständnis interagierender Quantensysteme, die in Computern, Sensoren und anderen Geräten verwendet werden. Ihre komplexen Wechselwirkungen haben jedoch eine effektive Untersuchung behindert.
Nir Navon, Associate Professor für Physik an der Yale University, erklärte, dass sie durch die Manipulation einer einfachen Steuerung die Eigenschaften von Quasiteilchen verändern können, was er mit der Verwandlung eines Pferdes in ein Einhorn vergleicht, indem sie den umgebenden Staub kontrollieren. Das Yale-Team erstellte kontrollierte Experimente, um Quantenphänomene zu simulieren, wobei es sich auf Fermi-Polaronen konzentrierte, Quasiteilchen, die durch Verunreinigungen entstehen, die mit Fermionen interagieren.
Durch die Kühlung lasermanipulierter Atome auf nanoKelvin-Temperaturen und die Verwendung präziser Hochfrequenzsteuerung erreichten die Forscher einen beispiellosen Einfluss auf Fermi-Polaronen. Michael Knap von der Technischen Universität München merkte an, dass dieses Maß an Kontrolle zu neuen Quantenzuständen führen könnte, die der Thermodynamik trotzen, was weitere Forschungen zu diesen exotischen Zuständen anregt.
Die Fähigkeit, Quasiteilchen zu manipulieren, eröffnet Wege zum Verständnis und zur Steuerung von Quantensystemen auf neuartige Weise. Navon sieht die Möglichkeit, Quasiteilchen kontrolliert zu zerstören oder wiederzubeleben, wodurch die Lücke zwischen gut verstandenen und derzeit schwer fassbaren Quantensystemen geschlossen wird. Dieser Fortschritt könnte unser Verständnis der Quantenmechanik und ihrer potenziellen Anwendungen revolutionieren.