Durch Magnete manipuliertes Bose-Einstein-Kondensat. (H. Fu et al., Phys. Rev. Lett. 2018) Wissenschaftler haben gerade den Rekord für die kälteste Temperatur gebrochen, die jemals in einem Labor gemessen wurde: Sie erreichten die eiskalte Temperatur von 38 Billionstel Grad über -273,15 Grad Celsius, indem sie magnetisiertes Gas 393 Fuß (120 Meter) einen Turm hinunterfallen ließen.
Das deutsche Forscherteam untersuchte die Quanteneigenschaften einer sogenannten Quinte Aggregatszustand : Bose-Einstein-Kondensat (BEC), ein Gasderivat, das nur unter extrem kalten Bedingungen existiert.
In der BEC-Phase beginnt sich die Materie selbst wie ein großes Atom zu verhalten, was sie zu einem besonders attraktiven Thema für Quantenphysiker macht, die sich für die Mechanik subatomarer Teilchen interessieren.
Die Temperatur ist ein Maß für die molekulare Schwingung – je mehr sich eine Ansammlung von Molekülen bewegt, desto höher ist die kollektive Temperatur.
Der absolute Nullpunkt ist also der Punkt, an dem alle molekularen Bewegungen aufhören – minus 459,67 Grad Fahrenheit oder minus 273,15 Grad C. Wissenschaftler haben sogar eine spezielle Skala für extrem kalte Temperaturen entwickelt, die Kelvin-Skala, wobei null Kelvin dem absoluten Nullpunkt entspricht .
Nahe dem absoluten Nullpunkt beginnen einige seltsame Dinge zu passieren. Laut einer 2017 in der Zeitschrift veröffentlichten Studie wird Licht beispielsweise zu einer Flüssigkeit, die buchstäblich in einen Behälter gegossen werden kann Naturphysik . Unterkühlt Helium Laut einer 2017 in der Zeitschrift veröffentlichten Studie tritt bei sehr niedrigen Temperaturen keine Reibung mehr auf Naturkommunikation . Und in Das Cold Atom Lab der NASA Forscher haben sogar beobachtet, dass Atome an zwei Orten gleichzeitig existierten.
In diesem rekordverdächtigen Experiment fingen Wissenschaftler eine Wolke aus rund 100.000 Gasen ein Rubidium Atome in einem Magnetfeld in einer Vakuumkammer. Dann kühlten sie die Kammer deutlich ab, auf etwa zwei Milliardstel Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt, was laut Aussage an sich schon ein Weltrekord gewesen wäre Neuer Atlas .
Den Forschern, die die Grenzen der Physik austesten wollten, war das jedoch nicht kalt genug; Um noch kälter zu werden, mussten sie die Bedingungen im Weltraum nachahmen. Also brachte das Team seinen Aufbau zum Bremer Fallturm der Europäischen Weltraumorganisation, einem Mikrogravitationsforschungszentrum an der Universität Bremen in Deutschland.
Indem sie die Vakuumkammer in einen freien Fall fallen ließen und gleichzeitig das Magnetfeld schnell ein- und ausschalteten, sodass das BEC ungehindert durch die Schwerkraft schweben konnte, verlangsamten sie die molekulare Bewegung der Rubidiumatome auf nahezu Null.
Der resultierende BEC blieb etwa zwei Sekunden lang bei 38 Pikokelvin – 38 Billionstel Kelvin – und stellte damit „einen absoluten Minusrekord“ auf, berichtete das Team am 30. August im Journal Briefe zur körperlichen Untersuchung .
Der bisherige Rekord von 36 Millionstel Kelvin wurde von Wissenschaftlern des National Institute of Standards and Technology (NIST) in Boulder, Colorado, mit speziellen Lasern erreicht.
Der kälteste bekannte natürliche Ort im Universum ist der Bumerangnebel , der im Sternbild Centaurus liegt, etwa 5.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Seine durchschnittliche Temperatur beträgt nach Angaben der Stadt -272 °C (ca. 1 Kelvin). Europäische Weltraumorganisation.
Die Forscher der neuen Studie sagten in einer Erklärung, dass sie diese Temperatur theoretisch unter wirklich schwerelosen Bedingungen, wie im Weltraum, bis zu 17 Sekunden lang aufrechterhalten könnten. Ultrakalte Temperaturen könnten Wissenschaftlern eines Tages dabei helfen, besser zu bauen Quantencomputer , so Forscher von MIT .
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