Erstmals ist es Wissenschaftlern gelungen, ein wichtiges Problem der Materialforschung erfolgreich mit Atomen zu simulieren: In einem künstlichen, aus Laserlicht erzeugten Kristall wurden Atome eingefangen. In solchen Kristallen verhalten sich die Atome ähnlich wie Elektronen in Metallen. Dabei konnten Theorien der Kölner Physik von Mainzer Wissenschaftlern bestätigt werden. "Eine der wichtigsten theoretischen Methoden unseres Forschungsgebiets, die sogenannte dynamische Molekularfeldtheorie, konnte in den Experimenten der Mainzer Gruppe erstmals direkt getestet werden", so Professor Dr. Achim Rosch vom Institut für Theoretische Physik der Universität zu Köln. Die Mainzer Forschergruppe konnte sowohl die Dichte als auch die Abstoßung einer Wolke aus Kalium-Atomen unabhängig voneinander kontrollieren, was das direkte Schalten von einem metallischen in einen isolierenden Zustand ermöglicht. Diese Messungen wurden mit theoretischen Berechnungen der Universität zu Köln und des Forschungszentrums Jülich verglichen. "Es war für uns wichtig zu sehen, dass wir die Experimente der Mainzer Kollegen quantitativ beschreiben und somit nachvollziehen konnten", berichtet Prof. Dr. Rosch.

Die beteiligten Forscher erwarten in den nächsten Jahren eine rasante Entwicklung dieses Forschungsfeldes. So könnten Quantensimulationen helfen zu entschlüsseln, warum manche supraleitenden Materialien keinen elektrischen Widerstand bei überraschend hohen Temperaturen zeigen.

Die Ergebnisse der Wissenschaftler aus Köln, Mainz und Jülich erscheinen am Freitag, 5. Dezember 2008, in der Zeitschrift Science.

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Prof. Dr. Achim Rosch
vom Institut für Theoretische Physik der Universität zu Köln

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