Wissenschaftler haben den Rekord für die kältesten Temperaturen gebrochen

Die Wissenschaftler übertrafen den Rekord für die kälteste Temperatur, die jemals im Labor gemessen wurde: Sie ließen magnetisiertes Gas 120 Meter aus dem Turm fallen und erreichten eine Temperatur von 38 Billionen Grad Celsius über -273,15 Grad Celsius.

Ein deutsches Forscherteam hat sogenannte Quanteneigenschaften der fünften Stufe untersucht: Bose-Einstein-Kondensat (BEC), ein gasförmiges Derivat, das nur im Ultracolt-Zustand existiert. Im BEC-Stadium beginnt Materie, sich wie ein großes Atom zu verhalten, was sie zu einem attraktiven Thema für Quantenphysiker macht, die sich besonders für die Teilchendynamik interessieren. Die Temperatur ist ein Maß für die molekulare Schwingung: Je höher die Menge der sich bewegenden Moleküle, desto höher die globale Temperatur. Null ist also der Punkt, an dem alle molekularen Bewegungen aufhören – minus 273,15 Grad Celsius. Wissenschaftler haben eine spezielle Skala für sehr tiefe Temperaturen entwickelt, die Kelvin-Skala genannt wird, bei der Null das absolute Kelvin ist.

Wenn wir uns Null nähern, passieren seltsame Dinge. Laut einer Studie aus dem Jahr 2017, die in der Zeitschrift Nature Physics veröffentlicht wurde, wird Licht beispielsweise tatsächlich zu einer Flüssigkeit, die in einen Behälter gegossen werden kann. Laut einer Studie aus dem Jahr 2017, die in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, stoppt unterkühltes Helium die Reibung bei extrem niedrigen Temperaturen. Im Cold Atomic Laboratory der NASA fanden Forscher gleichzeitig Atome an zwei Orten.

In diesem rekordverdächtigen Experiment haben Wissenschaftler eine Wolke mit rund 100.000 Atomen in einem Magnetfeld in einer Vakuumkammer eingefangen. Anschließend kühlten sie den Raum auf 2 Grad Celsius auf 2 Milliarden Grad über dem absoluten Nullpunkt ab, was Weltrekord wäre.

Aber das ist nicht cool genug für Forscher, die die Grenzen der Physik verschieben wollen; Um noch kühler zu sein, müssen sie Weltraumbedingungen simulieren. So hat das Team seine Einrichtung im Bremer Turm der European Space Agency, dem Mikrogravitationsforschungszentrum der Universität Bremen in Deutschland, platziert. Durch die Reduzierung der frei fallenden Vakuumkammer und das schnelle Ein- und Ausschalten des Magnetfelds ermöglicht BEC das Schweben ohne Rückstoß durch die Schwerkraft, wodurch die molekulare Bewegung von Rubidiumatomen auf fast Null reduziert wird. Als Ergebnis erreichte BEC in etwa 2 Sekunden ein Allzeithoch von 38 Picocheline – 38 Billionen Kelvin. Wissenschaftler des National Institute of Standards and Technology (NIST) in Boulder, Colorado, haben mit speziellen Strahlen den bisherigen Rekord von 36 ppm Kelvin erreicht. Der kälteste bekannte natürliche Ort im Universum ist der Boomerang-Nebel im Sternbild Centauri, etwa 5.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Nach Angaben der Europäischen Weltraumorganisation beträgt seine Durchschnittstemperatur -272 C (ca. 1 Kelvin).