Foto: James Glover
Physiker neigen nicht dazu, die universelle Sprache frei zu verwenden. Da Lord Kelvin das Grundmaß seiner Temperaturskala als „absoluten Nullpunkt“ bezeichnet, sollte dies ein Zeichen dafür sein, dass die „absolute“ Natur der Maßnahme ernst genommen werden muss .
Anders als bei der Celsius-Skala, bei der 0 Grad den Gefrierpunkt von Süßwasser markieren, oder bei der Fahrenheit-Skala, bei der 0 die stabile Temperatur einer Mischung aus Wasser, Eis, Ammoniumchlorid und Meersalz ist, ist 0 Kelvin - der absolute Nullpunkt - theoretisch, das Kälteste, was man sich vorstellen kann. Dies ist die Temperatur, bei der jede Bewegung zum Kriechen kommt, wenn Moleküle nicht mehr zittern und Atome sich nicht mehr bewegen.
In Nature berichtet Zeeya Merali über die Arbeit von Stefan Braun und Kollegen, einer Gruppe von Physikern, die es geschafft haben, Kelvins Absolutismus zu stürzen, indem sie zum ersten Mal „ein Atomgas mit einer Temperatur unterhalb des absoluten Nullpunkts“ erzeugt haben.
Durch einen ausgeklügelten Ansatz, der Laser nutzbar macht und Magnetfelder schnell umkippt, gelang es den Wissenschaftlern, Atome dazu zu bringen, vorübergehend Energien unter dem absoluten Nullpunkt aufzunehmen. Die Wissenschaftler manipulierten eine Wolke von Kaliumatomen, die von Lasern eingefangen wurden, sagt Merali:
Bei positiven Temperaturen stoßen sich die Atome ab und machen die Konfiguration stabil. Das Team passte die Magnetfelder dann schnell an, sodass die Atome sich anziehen und nicht abstoßen. „Dadurch werden die Atome plötzlich von ihrem stabilsten Zustand mit der niedrigsten Energie in den höchstmöglichen Energiezustand versetzt, bevor sie reagieren können“, sagt Schneider. "Es ist, als würde man durch ein Tal laufen und sich dann sofort auf dem Berggipfel wiederfinden."
Bei positiven Temperaturen wäre eine solche Umkehrung instabil und die Atome würden nach innen kollabieren. Das Team hat aber auch das Einfanglaserfeld so angepasst, dass die Atome energetisch günstiger in ihrer Position bleiben. Dieses heute in Science beschriebene Ergebnis markiert den Übergang des Gases von knapp über dem absoluten Nullpunkt zu einigen Milliardstel Kelvin unter dem absoluten Nullpunkt.
Die Forscher stellen sich vor, dass neue Materialien, wenn sie aus Atomen bestehen, die unter dem Gefrierpunkt liegen, möglicherweise auf seltsame Weise wirken.
Zum Beispiel haben Rosch und seine Kollegen berechnet, dass, während Wolken von Atomen normalerweise durch die Schwerkraft nach unten gezogen würden, sich ein Teil der Wolke bei einer negativen absoluten Temperatur nach oben bewegen und sich anscheinend der Schwerkraft widersetzen.
Selbst in der Physik scheinen einige Regeln gebrochen zu sein.
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