Was passiert, wenn Atome wirklich sehr, sehr kalt werden? Wissenschaftler wissen, dass sie langsamer werden, wenn sie sich dem absoluten Nullpunkt nähern, aber die lästige Anziehungskraft der Erde macht es schwierig zu beobachten, was passiert, wenn sie extreme Tiefststände erreichen. Aber im kommenden August wird sich das ändern, wenn die NASA den kältesten Ort im bekannten Universum schafft.
Das kühle Klima befindet sich in einem winzigen Labor, das etwa halb so groß ist wie ein Kühlschrank. Es heißt Cold Atom Laboratory und wird per SpaceX-Rakete zur Internationalen Raumstation geschickt, berichtet SNAPPA Science. Im Inneren werden Atome auf ein Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt (459, 67 ° F) abgekühlt, sagt die NASA - 100 Millionen Mal kälter als die tiefsten Teile des Weltraums.
Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Sie nur die Temperaturen erwähnen, bei denen Sie zittern. Die Experimente versprechen einige interessante Ergebnisse. Das Labor wird Atome abkühlen, in der Hoffnung, dass sie zu Bose-Einstein-Kondensaten werden - eine funky Form von Materie, die Wissenschaftler erst kürzlich entdeckt haben.
Um dieses merkwürdige Phänomen zu verstehen, ist es hilfreich sich daran zu erinnern, dass sich Wissenschaftler, wenn sie über Temperaturen sprechen, wirklich darauf beziehen, wie schnell sich Atome bewegen. Mehr angeregte Atome gehen schneller und haben höhere Temperaturen und umgekehrt. Die kältesten und langsamsten Atome, die es je geben konnte, werden als „absolute Null“ bezeichnet, was hypothetisch unendlich viel Arbeit bedeuten würde und daher physikalisch unmöglich zu erreichen ist. Aber Wissenschaftler können nur ein Haar über diesem seltsamen Zustand erreichen.
Dann werden die Dinge merkwürdig. Ultrakalte Atome verlieren ihre normalen physikalischen Eigenschaften und verhalten sich eher wie Wellen als wie Teilchen. Im Jahr 2001 erhielt eine Gruppe von Physikern den Nobelpreis für die endgültige Erreichung dieses Zustands, das als Bose-Einstein-Kondensat bekannt ist.
Eric Allin Cornell, Preisträger, sagt zu Rachel Kaufman von Sigma Pi Sigma: „Je kälter die Dinge werden, desto ausgeprägter wird die quantenmechanische Natur der Atome. Sie werden immer waver und weniger wie Partikel. Die Wellen eines Atoms überlappen sich mit einem anderen Atom und bilden eine gigantische Superwelle, wie ein gigantischer reaganartiger Pompadour. “Die NASA beschreibt dies als Reihen von Atomen, die sich„ gemeinsam bewegen, als würden sie auf einem sich bewegenden Stoff reiten “.
Wenn das schwer vorstellbar klingt, machen Sie sich keine Sorgen: Physiker haben es schwer, es zu sehen, wenn es direkt vor ihren Gesichtern ist. Schuld daran ist die Anziehungskraft der Erde. Durch die Schwerkraft wollen die Atome auf die Erde fallen, so dass der Zustand nur für den Bruchteil einer Sekunde erreicht werden kann. Aber im Weltraum ist zu hoffen, dass die Bose-Einstein-Kondensate aufgrund der mangelnden Schwerkraft noch ein bisschen länger ihre Arbeit verrichten und bis zu ein paar Sekunden warten.
Mit der Fähigkeit, das Kondensat über einen längeren Zeitraum zu sehen, hoffen die Forscher, dass sie untersuchen können, wie es funktioniert - und da die Schwerkraft nicht zum Tragen kommt, können sie ihre Experimente mit Experimenten vergleichen, die auf der Erde basieren, und Informationen extrapolieren darüber, wie die Schwerkraft die Atome beeinflusst. Laut NASA könnten die Experimente zu Durchbrüchen in allen Bereichen führen, vom Quantencomputer bis zur Dunklen Materie. Sobald die Wissenschaftler die grundlegenden Eigenschaften der Materie besser verstanden haben, können sie dieses Wissen nutzen, um beispielsweise Energie effizienter zu übertragen oder präzisere Atomuhren zu erzeugen.
Der Weltraum muss bereits Orte haben, die so kalt sind wie die kleine Eisbox der NASA, oder? Falsch. Tom Schachtman von Smithsonian merkt an, dass der Mond nur 378 ° F unter Null liegt und selbst die weiteste Reichweite des Schauerraums mickrige 455 ° F unter Null beträgt. Im kommenden August wünschen sich Astronauten vielleicht, sie hätten einen Parka gepackt - aber im Moment ist der kälteste Ort im Universum genau hier auf der Erde in den Labors, in denen Wissenschaftler ihre kurzlebigen Experimente mit langsamen, kalten Atomen durchführen.
