Bose-Einstein-kondensat beskrivs ofta som materiens femte tillstånd:Vid extremt låga temperaturer, gasatomer beter sig som en enda partikel. De exakta egenskaperna hos dessa system är notoriskt svåra att studera. I journalen Fysiska granskningsbrev , kvantfysikern Christian Schilling från Ludwig Maximilian University München och hans medarbetare från Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) har föreslagit ett nytt tillvägagångssätt för att beskriva dessa kvantsystem mer effektivt och heltäckande.

Forskning om materiens exotiska tillstånd går tillbaka till Albert Einstein, som förutspådde den teoretiska existensen av Bose-Einstein-kondensat 1924. "Många försök gjordes för att bevisa deras existens experimentellt, " säger Dr Carlos Benavides-Riveros från Institutet för fysik vid MLU. Slutligen, 1995, forskare i USA lyckades framställa kondensatet i experiment. 2001 fick de Nobelpriset i fysik för sitt arbete. Sedan dess, fysiker runt om i världen har arbetat på sätt att bättre definiera och beskriva dessa system som skulle göra det möjligt att förutsäga deras beteende mer exakt.

Detta kräver normalt komplexa ekvationer och modeller. "Inom kvantmekaniken, Schrödinger-ekvationen används för att beskriva system med många interagerande partiklar. Men eftersom antalet frihetsgrader ökar exponentiellt, denna ekvation är inte lätt att lösa. Detta är det så kallade mångakroppsproblemet och att hitta en lösning på detta problem är en av de största utmaningarna inom teoretisk och beräkningsfysik idag, " förklarar Benavides-Riveros. Samarbetet som leds av Schilling har nu lagt fram en metod som är jämförelsevis enkel. "En av våra viktigaste insikter är att partiklarna i kondensatet endast interagerar i par, " säger medförfattaren Jakob Wolff från MLU. Detta gör att dessa system kan beskrivas med enklare och mer etablerade metoder.

"Vår teori är i princip exakt och kan tillämpas på olika fysiska regimer och scenarier, till exempel starkt interagerande ultrakalla atomer. Och det ser ut som att det också kommer att vara ett lovande sätt att beskriva supraledande material, avslutar Jakob Wolff.