„Wir können einzelne Atome in diesen interessanten Atomwolken sehen und was sie in Bezug zueinander tun, was wunderschön ist“, sagt Martin Zwierlein, der Thomas A. Frank Professor für Physik am MIT. In einer bahnbrechenden Leistung haben MIT-Wissenschaftler in den USA erfolgreich die ersten Bilder von einzelnen Atomen aufgenommen, die frei im Raum interagieren. Dieser Meilenstein enthüllt die schwer fassbaren Quanteneffekte, die ihr Verhalten bestimmen, und bestätigt jahrzehntelange theoretische Vorhersagen.
Die Forscher entwickelten eine einzigartige Technik, um Atome mithilfe eines Lichtgitters kurzzeitig einzufangen. Dies ermöglichte es ihnen, noch nie dagewesene Wechselwirkungen zwischen Bosonen und Fermionen zu fotografieren. Die Bilder zeigen, wie sich Bosonen zu wellenartigen Formationen zusammenballen und Fermionen Paare bilden, Mechanismen, die mit Supraleitung in Verbindung stehen.
Diese am 5. Mai 2025 in Physical Review Letters veröffentlichten Ergebnisse bieten eine neue, leistungsstarke Möglichkeit, Quantenphänomene im realen Raum zu beobachten. Die atomaufgelöste Mikroskopietechnik des Teams umfasst das Einfangen von Atomen in einer Laserstrahlfalle, das anschließende Einfrieren mit einem Lichtgitter und das anschließende Beleuchten und Erfassen ihrer Positionen.
Das Team bildete erfolgreich Wolken verschiedener Atome ab und erfasste, wie sich Bosonen zu Wellen zusammenballen und Fermionen sich paaren. Diese Paarung ist ein Schlüsselprozess bei der Supraleitung. In Zukunft wird das Team seine Bildgebungstechnik anwenden, um exotischere und weniger verstandene Phänomene wie die „Quanten-Hall-Physik“ zu visualisieren.