Een internationaal team van wetenschappers uit Oostenrijk en de Verenigde Staten heeft een nieuwe variëteit aan strontiumsuperatomen gecreëerd. De onderzoekers gebruikten hiervoor een combinatie van een Bose-Einstein-condensaat en atomen waarin elektronen in een zeer aangeslagen toestand verkeren. Dit werd aangekondigd in een persbericht op EurekAlert!.
Natuurkundigen hebben een wolk strontiumatomen afgekoeld tot temperaturen dichtbij het absolute nulpunt. Het resultaat is een Bose-Einstein-condensaat waarin alle atomen de laagst mogelijke energietoestand kunnen bereiken. Dit komt door het feit dat strontium een boson is, dat wil zeggen dat het zich in dezelfde kwantumtoestand kan bevinden als andere bosonen van dezelfde soort. Dit onderscheidt ze van fermionen, waaronder bijvoorbeeld elektronen vallen die niet dezelfde energietoestand kunnen innemen.
In het condensaat worden strontiumatomen identiek (niet te onderscheiden), dat wil zeggen dat het onmogelijk is om te bepalen waar welk deeltje zich bevindt. De golffuncties die hun positie in de ruimte beschrijven, overlappen elkaar en het hele systeem begint zich als een geheel te gedragen. In deze toestand kunnen kwantumeffecten met het blote oog worden waargenomen, zoals superfluïditeit.
De onderzoekers bestraalden een van de deeltjes in het Bose-Einstein-condensaat met een laser, waardoor een Rydberg-atoom ontstond waarin het elektron zo ver van de kern verwijderd is dat 170 andere strontiumatomen in de baan passen. Dit systeem is stabiel, aangezien de totale energie minder is vanwege de zwakke verstrooiing van een sterk aangeslagen elektron door neutrale atomen. Volgens wetenschappers kan een nieuwe vorm van materie, de Rydberg-polaron, alleen bestaan bij lage temperaturen, omdat de binding tussen atomen erg kwetsbaar is.
