"We kunnen afzonderlijke atomen zien in deze interessante atoomwolken en wat ze in relatie tot elkaar doen, wat prachtig is," zegt Martin Zwierlein, de Thomas A. Frank Professor of Physics aan MIT. In een baanbrekende prestatie hebben MIT-wetenschappers in de VS met succes de allereerste beelden vastgelegd van individuele atomen die vrij in de ruimte interageren. Deze mijlpaal onthult de ongrijpbare kwantumeffecten die hun gedrag bepalen, en bevestigt decennia van theoretische voorspellingen.
De onderzoekers ontwikkelden een unieke techniek om atomen kortstondig te vangen met behulp van een lichtrooster. Hierdoor konden ze nooit eerder geziene interacties tussen bosonen en fermionen fotograferen. De beelden tonen bosonen die zich clusteren tot golfachtige formaties en fermionen die paren vormen, mechanismen die verband houden met supergeleiding.
Deze bevindingen, gepubliceerd in Physical Review Letters op 5 mei 2025, bieden een krachtige nieuwe manier om kwantumverschijnselen in de echte ruimte te observeren. De atoom-opgeloste microscopietechniek van het team omvat het opsluiten van atomen in een laserstraalval, het vervolgens bevriezen ervan met een lichtrooster, voordat hun posities worden belicht en vastgelegd.
Het team heeft met succes wolken van verschillende atomen in beeld gebracht, waarbij bosonen in golven samenklonteren en fermionen paren vormen. Deze paring is een belangrijk proces dat betrokken is bij supergeleiding. In de toekomst zal het team hun beeldvormingstechniek toepassen om meer exotische en minder begrepen verschijnselen te visualiseren, zoals "kwantum Hall-fysica".