Tiangong: Atome auf 10 Pikokelvin gekühlt, ein Rekord
· Redaktion BehindLines
Forschende haben an Bord der chinesischen Raumstation Tiangong eine Atomwolke auf etwa 10 Pikokelvin abgekühlt, also auf 10 billionstel Kelvin. Laut Science News und Live Science, die sich auf eine am 5. November in der Fachzeitschrift Science erschienene Studie beziehen, handelt es sich um einen Rekord: Die Wolke bildet ein Kondensat, das kälter ist als alle bisherigen, knapp über dem absoluten Nullpunkt (−273,15 °C).
Eine Laserfalle im Orbit
Laut Live Science brachte das Team 20 000 Rubidiumatome in eine optische Falle, eine Art „Pinzette“ aus einem Laserstrahl, um ihre Bewegung einzuschränken. Science News erinnert daran, dass die Temperatur auf atomarer Ebene mit der Bewegung zusammenhängt: Je langsamer sich Atome bewegen, desto kälter sind sie. In diesen Experimenten wird eine effektive Temperatur danach bestimmt, wie langsam sich die Wolke ausbreitet, wenn man sie freigibt.
Schwerelosigkeit als Verbündete
Laut Science News lässt die Schwerkraft Atomwolken auf der Erde absacken, was die Wirksamkeit der Kühlung verringert. An Bord der Station erleben die Atome Mikrogravitation, den Anschein von Schwerelosigkeit eines frei fallenden Objekts. Live Science ergänzt, dass dieser Rahmen zusammen mit der verringerten Bewegung deutlich tiefere Temperaturen ermöglichte als am Boden. Die entstandene Wolke bildet ein Bose-Einstein-Kondensat, einen Quantenzustand der Materie, in dem sich die Atome wie ein einziges Gebilde verhalten, erläutert Science News.
Die früheren Rekorde
Science News gibt an, dass solche Kondensate bereits an Bord der Internationalen Raumstation erzeugt worden waren, mit effektiven Temperaturen bis hinab zu 52 Pikokelvin. Ein Experiment auf der Erde, bei dem die Atome einen Turm hinabfielen, um Schwerelosigkeit nachzubilden, erreichte 38 Pikokelvin. Das Medium merkt an, dass solche Türme durch die Dauer des freien Falls begrenzt sind, eine Einschränkung, die im Orbit entfällt, und dass Experimente mit kalten Atomen im Weltraum daher einen Aufschwung erleben.
Warum das wichtig ist
Laut Science News dienen ultrakalte Atome dazu, exotische Zustände der Materie zu erforschen und grundlegende Prinzipien zu prüfen, etwa das Äquivalenzprinzip, das erklärt, warum Körper unterschiedlicher Masse im Vakuum gleich schnell fallen. Live Science hebt hervor, dass dieses Ergebnis laut dem Team künftige Forschung im Weltraum unterstützen könnte. Beide Medien stellen diese Zahl als die von den Autoren der Studie bekannt gegebene dar.