BOSE-EINSTEIN CONDENSATIE NU OOK IN WATERSTOFGAS

Fysici van MIT in Boston zijn er in geslaagd Bose-Einstein condensatie (BEC) te bereiken in een gas van waterstofatomen. In deze (quantummechanische) toestand van de materie zijn de atomen zo sterk afgekoeld dat ze praktisch stil staan en zich als één groot 'atoom' gaan gedragen. Hoewel dit verschijnsel eerder is waargenomen in bijvoorbeeld natrium, vormde BEC in atomair waterstof een door velen nagejaagd doel. Waterstof is het eenvoudigste element en is daardoor zijn exacte berekeningen mogelijk. In Nederland was het de groep van Jook Walraven (inmiddels directeur van AMOLF) aan de universiteit van Amsterdam die zich in deze race waagde.

Nu mag waterstof theoretisch eenvoudig zijn, voor experimentatoren is het vreselijk ingewikkeld. De standaard manier om atomen af te koelen is door ze te bestralen met licht van precies de juiste golflengte. Helaas liggen de energieniveaus van waterstof zó ver uit elkaar dat het alleen vacuüm ultraviolet licht van een heel korte golflengte absorbeert. In Amsterdam was dan ook een zeer gecompliceerd lasersysteem ontwikkeld om de benodigde golflengte van 121 nanometer te kunnen opwekken.

Nu was al lang duidelijk dat alleen bestraling met licht niet voldoende was om de benodigde lage temperaturen te bereiken. Daarom wordt ook gebruik gemaakt van verdamping. De voorgekoelde atomen worden opgesloten in een magnetische val, die vervolgens langzaam wordt opengezet. Omdat alleen de snelste - en dus warmste - atomen kunnen ontsnappen, koelen de achterblijvers af.

Ook dat bleek niet genoeg. Maar waar Walraven de verdamping een handje probeerde te helpen met behulp van licht, maakten zijn MIT-collega's gebruik van radiogolven om de hete atomen kwijt te raken. Dat gaf de doorslag. Op 12 juni werd voor het eerst BEC waargenomen toen bij een temperatuur van veertig microkelvin zo'n honderd miljoen waterstofatomen dicht bij elkaar kropen. Hoewel de eerste resultaten goed in overeenstemming lijken te zijn met de theoretische voorspellingen, wordt een definitieve aankondiging in de vorm van een publicatie nog even uitgesteld. Men wil eerst rustig de verschijnselen analyseren.