03:12 14 Juli 2020
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    An Bord der Internationalen Raumstation ISS ist eine exotische Materieform für Quantenexperimente erzeugt worden. Dies ist einem am Donnerstag in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlichten Artikel zu entnehmen.

    Die Studie konzentrierte sich auf das Bose-Einstein-Kondensat, benannt nach Albert Einstein und dem indischen Physiker Satyendranath Bose. Das Bose-Einstein-Kondensat (Abkürzung BEK, englisch BEC) ist ein extremer Aggregatzustand eines Systems ununterscheidbarer Teilchen, in dem sich der überwiegende Anteil der Teilchen im selben quantenmechanischen Zustand befindet.

    Um diese außergewöhnliche Form von Materie herzustellen, werden Atome bis fast an den absoluten Nullpunkt abgekühlt, auf eine Temperatur nahe 273 Grad Celsius unter null.

    Experiment im Orbit

    Die Erzeugung des neuartigen Aggregatzustands im Labor gelang erstmals vor 25 Jahren. Die Schwerkraft auf der Erde stört jedoch bei der Erforschung der BEK-Eigenschaften.

    Um diese Hindernisse zu überwinden, bereiteten David Aveline und seine Kollegen vom California Institute of Technology in Pasadena (US-Bundesstaat Kalifornien) den Versuch an Bord der ISS vor.

    Im Vergleich zu Experimenten auf der Erde hat die Mikrogravitation des Weltalls einige Vorteile. So blieb der Materiezustand nach dem Abschalten der magnetischen Falle deutlich länger stabil: Während die Atomwolke auf der Erde relativ schnell expandiert und sich verflüchtigt, war sie auf der ISS auch nach rund einer Sekunde noch zu beobachten. Diese verlängerte Stabilität erleichtert detaillierte Messungen an dem Bose-Einstein-Kondensat. Zudem reichten auf der ISS bereits schwächere Magnetfelder aus, um die Atome einzufangen.

    Künftige Anwendung des Atominterferometers

    Das Wissenschaftlerteam um Aveline hofft, dass mit der für das Experiment gebauten Anlage – Atominterferometer – nicht nur quantenphysikalische Effekte, sondern auch der freie Fall und sogar dunkle Materie erforscht werden können.

    mo/mt/sna

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    ISS