Obwohl der Winter oft wie die kälteste Kälte scheint, können die Temperaturen viel niedriger fallen. Das heißt, bis Sie die absolute Null erreicht haben, berichtet Sarah Kaplan von der Washington Post . Dies ist der Punkt, an dem alle Bewegungen von Atomen, aus denen sich ein Objekt zusammensetzt, aufhören, sich zu bewegen - ein kühler Wert von 0 Kelvin oder -459, 67 Fahrenheit.
Forscher haben jahrzehntelang versucht, den absoluten Nullpunkt zu erreichen, der als unmöglich angesehen wird. Doch kürzlich sind die Wissenschaftler des National Institutes of Standards (NIST) in Boulder, Colorado, näher gekommen als je zuvor. Laut einer Pressemitteilung glauben Forscher, dass ihre neue Technik es ihnen tatsächlich ermöglichen könnte, diesen sagenumwobenen Punkt zu erreichen.
"Die Ergebnisse waren für Experten auf diesem Gebiet eine völlige Überraschung", sagte José Aumentado, Co-Autor eines Papiers über die Technik, das kürzlich in der Zeitschrift Nature in der Pressemitteilung veröffentlicht wurde. "Es ist ein sehr elegantes Experiment, das sicherlich viel bewirken wird."
Obwohl Wissenschaftler zuvor einzelne Atome auf den absoluten Nullpunkt und noch tiefer gebracht haben, dokumentiert diese neueste Studie das bisher kälteste komplexe Objekt. Die Details sind ziemlich technisch, aber Kaplan erklärt, dass die Forscher bei einem als Seitenbandkühlung bezeichneten Prozess Laser verwendeten, um über einer winzigen Aluminiumtrommel mit einem Durchmesser von nur 20 Mikrometern und einer Dicke von 100 Nanometern Frost zu erzeugen.
"Das scheint nicht intuitiv zu sein", schreibt Kaplan. "[W] wir sind es gewohnt, Dinge aufzuwärmen, wie die Sonne - aber bei der Seitenbandkühlung ermöglichen der sorgfältig kalibrierte Winkel und die sorgfältig kalibrierte Frequenz des Lichts, dass Photonen den Atomen Energie entziehen, während sie interagieren."
Mit dieser Methode hatten die Forscher zuvor die Bewegung der Trommel auf den sogenannten Quanten-Grundzustand reduziert, der nur ein Drittel eines Energiequants ausmacht. Aber Teufel ahnte, dass es kälter werden könnte. "Die Grenze dafür, wie kalt man Dinge machen kann, indem man sie beleuchtet, war der Engpass, der die Menschen davon abhielt, immer kälter zu werden", sagt Teufel gegenüber Kaplan. "Die Frage war, ist es grundlegend oder könnten wir tatsächlich kälter werden?"
Die Aluminiumtrommel bei NIST (NIST) Obwohl die Laser das Objekt kühlten, sorgten einige Geräusche in den Lasern für winzige "Wärmestöße", erklärt Teufel in der Pressemitteilung. So haben Teufel und seine Kollegen das Licht „gequetscht“ und die winzigen Energiepakete im Laser noch enger ausgekleidet, um die Trommel zu kühlen, ohne dass Energie zurück in das System fließt. Dies ermöglichte es ihnen, die Trommel auf ein Fünftel eines Quantums abzukühlen, und sie glauben, dass dieses System es ihnen mit weiteren Verbesserungen ermöglichen könnte, die Trommel auf den absoluten Nullpunkt abzukühlen.
Solch eine extreme Kühlung ist nicht nur ein Trick für den Salon: Sie kann auch in der Praxis eingesetzt werden. „Je kälter die Trommel ist, desto besser ist sie für jede Anwendung“, heißt es in der Pressemitteilung von Teufel. „Sensoren würden empfindlicher. Sie können Informationen länger speichern. Wenn Sie es in einem Quantencomputer verwenden würden, würden Sie ohne Verzerrung rechnen und tatsächlich die gewünschte Antwort erhalten. “
Das Abkühlen der Trommel könnte Wissenschaftlern auch helfen, einige der Geheimnisse der Quantenmechanik aus erster Hand zu beobachten. "Ich denke, wir befinden uns in einer äußerst aufregenden Zeit, in der diese Technologie uns Zugang zu Dingen verschafft, über die die Leute seit Jahrzehnten als Gedankenexperimente gesprochen haben", erzählt Teufel Ian Johnston von The Independent . "Jetzt ist es aufregend, dass wir ins Labor gehen und diese Quanteneffekte beobachten können."
Teufel erklärt Johnston, dass die Abkühlung der Trommel auf den absoluten Nullpunkt, in dem nur noch Quantenenergie verbleibt, es Wissenschaftlern ermöglichen würde, einige der seltsamsten Aspekte der Quantentheorie zu beobachten. Zum Beispiel könnte die Trommel, wenn sie vergrößert würde, dazu verwendet werden, sichtbare Objekte zu teleportieren. Die Forschung könnte Forschern auch dabei helfen, die Kluft zwischen dem Punkt zu überbrücken, an dem die Quantenphysik, die sehr kleine Teilchen regiert, zu funktionieren scheint und die klassische Physik, die große Objekte wie Sterne und Planeten regiert, beginnt, die Macht zu übernehmen.
