Licht ist eines der wichtigsten Forschungsobjekte in der Physik. Wissenschaftler*innen gelang es nun, zum ersten Mal überhaupt einen Kristall daraus herzustellen. Das war nur mit Nutzung der Quantenebene möglich.

Physik: Licht, einmal flüssig, einmal fest

„Supersolide“ Kristalle sind eine spezielle Form des Zustandes, in dem sich ein Stoff befinden kann. Sie sind nur mittels der Nutzung der Quantenebene der Physik möglich, da sie sich gleichzeitig in zwei Aggregatskategorien befinden: Nämlich fest und flüssig zugleich. Sie herzustellen, ist an sich schon eine große Herausforderung. Einige Forscher*innen trieben dies jedoch noch etwas weiter: Sie stellten unter anderem aus Licht (das eigentlich keine Masse hat) einen solchen Kristall her.

Solche Kristalle wurden schon aus Atomen hergestellt, auch wenn das bereits einige Schwierigkeiten birgt. Nun gelang es jedoch, bei einem solchen Versuch zum ersten Mal überhaupt eine Verbindung zwischen einem Atom und Licht herzustellen. Dabei nutzten die Forscher*innen ein „Polariton“, ein neues System, bei dem durch extrem starke elektromagnetische Felder ein Photon mit einem „Quasipartikel“, also einem noch nicht völlig ausgebildeten Atom, verbunden werden.

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Diese Kälte birgt eine Chance

Dass das theoretisch möglich ist, war schon länger klar. Nur wurde es nun auch in die Tat umgesetzt. Das ist vor allem deswegen besonders wichtig für die Physik, weil mithilfe von supersoliden Kristallen beobachtet werden kann, wie ein Atom sich verhält. Alle störenden Kräfte und Beziehungen, die sonst das Bild vernebeln, sind hier nicht mehr vorhanden. Dadurch ist eine ganz andere Forschung möglich.

Um den Kristall herzustellen, mussten die Forscher*innen vor allem ein Problem lösen: Der Aggregatzustand benötigt extreme Kälte, was in diesem Fall mit dem extrem seltenen Gas Helium-4 erreicht wurde, wie die Wissenschaftler*innen in ihrer Studie schreiben. Für die Physik bedeutet dies, dass die Erforschung der Quantenebene jetzt noch viel schneller vorangetrieben werden kann.

Quellen: „Emerging supersolidity in photonic-crystal polariton condensates“ (Nature, 2025)

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