Wissenschaftler haben gerade einen neuen Rekord für die kälteste Temperatur in einem Labor aufgestellt. Indem sie magnetisiertes Gas 393 Fuß (120 Meter) in einen Turm schütteten, erzeugten sie eine Kältetemperatur von 38 Billionstel Grad über -273,15 Grad Celsius.
Deutsche Wissenschaftler interessierten sich für die Quanteneigenschaften des fünften Aggregatzustands: Das Bose-Einstein-Kondensat (BEC) ist ein Gasderivat, das nur bei sehr niedrigen Temperaturen existiert. In der BEC-Phase beginnt sich Materie wie ein einzelnes riesiges Atom zu verhalten, was sie zu einem faszinierenden Thema für Quantenphysiker macht, die sich für die Mechanik subatomarer Teilchen interessieren.
Die Temperatur ist ein Maß für die molekulare Schwingung; Je höher die Aggregattemperatur einer Gruppe von Molekülen ist, desto schneller bewegen sie sich. Der absolute Nullpunkt oder minus 459,67 Grad Fahrenheit oder -273,15 Grad Celsius ist die Temperatur, bei der alle molekularen Bewegungen enden. Wissenschaftler haben die Kelvin-Skala entwickelt, wobei 0 Kelvin dem absoluten Nullpunkt entspricht, als separates Maß für Temperaturen unter Null.
Laut einer 2017 in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlichten Studie verwandelt sich Licht in eine Flüssigkeit, die in einen Behälter gegossen werden kann. Laut einer 2017 in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichten Studie spürt unterkühltes Helium bei sehr niedrigen Temperaturen keine Reibung mehr. Das Cold Atom Lab der NASA hat sogar Atome entdeckt, die sich genau im selben Moment an zwei Orten befinden.
Während des Experiments nutzten die Wissenschaftler ein Magnetfeld, um eine Wolke aus 100.000 gasförmigen Rubidiumatomen in einem Vakuumbehälter einzufangen. Anschließend wurde die Kammer auf 2 Milliardstel Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt, was an sich schon einen Weltrekord bedeutet hätte.
Um jedoch wirklich kalt zu werden, mussten Wissenschaftler die Bedingungen im Weltraum simulieren. Deshalb reiste die Crew zum Bremer Fallturm der Europäischen Weltraumorganisation, einer Mikrogravitationsforschungsanlage an der Universität Bremen in Deutschland.
Die molekulare Geschwindigkeit der Rubidiumatome wurde durch Absenken der Vakuumkammer und schnelles Ein- und Ausschalten des Magnetfelds auf nahezu Null reduziert, sodass das BEC frei von der Schwerkraft schweben konnte. Laut der Studie dauerte der resultierende BEC etwa 2 Sekunden lang etwa 38 Pikokelvin, 38 Milliardstel Kelvin, was „einen absoluten Negativrekord“ darstellte.
Wissenschaftler am National Institute of Standards and Technology (NIST) in Boulder, Colorado, stellten mithilfe spezieller Laser den bisherigen Rekord von 36 Millionstel Kelvin auf.
Der Bumerangnebel, 5.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, ist das kälteste bekannte Naturgebiet im Universum. Nach Angaben der Europäischen Weltraumorganisation beträgt die Durchschnittstemperatur -272 °C (ungefähr 1 Kelvin).
Den Autoren der neuen Studie zufolge könnten sie diese Temperatur in absolut schwerelosen Umgebungen, etwa im Weltraum, bis zu 17 Sekunden lang aufrechterhalten. Temperaturen unter Null können Wissenschaftlern laut MIT-Spezialisten dabei helfen, leistungsfähigere Quantencomputer zu bauen.
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