Wissenschaftler haben ein Molekül auf 500 Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt, eine Million Mal kälter als der interstellare Raum.
MIT-Forscher haben erfolgreich ein Gas aus Natrium-Kalium (NaK) -Molekülen auf eine Temperatur von 500 Nanokelvin abgekühlt. Bildnachweis: Jose-Luis Olivares / MIT
Die Luft um uns herum ist eine chaotische Autobahn von Molekülen, die durch den Weltraum sausen und ständig mit einer Geschwindigkeit von Hunderten von Meilen pro Stunde miteinander kollidieren. Ein solches unregelmäßiges molekulares Verhalten ist bei Umgebungstemperaturen normal.
Aber Wissenschaftler haben lange vermutet, dass Moleküle bei einem Temperaturabfall nahe dem absoluten Nullpunkt kreischend zum Stillstand kommen und ihre individuelle chaotische Bewegung einstellen und sich wie ein einziger kollektiver Körper verhalten würden. Dieses geordnetere molekulare Verhalten würde anfangen, sehr merkwürdige, exotische Zustände der Materie zu bilden - Zustände, die in der physikalischen Welt nie beobachtet wurden.
Jetzt haben Experimentalphysiker am MIT Moleküle in einem Gas aus Natriumkalium (NaK) erfolgreich auf eine Temperatur von 500 Nanokelvin abgekühlt - nur ein Haar über dem absoluten Nullpunkt und über eine Million Mal kälter als der interstellare Raum.
Martin Zwierlein, Professor für Physik am MIT und Hauptforscher im Forschungslabor für Elektronik am MIT, sagt, dass Moleküle zwar normalerweise voller Energie sind, vibrieren und rotieren und sich in rasendem Tempo durch den Weltraum bewegen, die ultrakalten Moleküle der Gruppe jedoch effektiv gebremst wurden - Auf durchschnittliche Geschwindigkeiten von Zentimetern pro Sekunde abgekühlt und in ihren absolut niedrigsten Vibrations- und Rotationszuständen vorbereitet. Zwierlein sagte:
Wir sind der Temperatur sehr nahe, bei der die Quantenmechanik eine große Rolle bei der Bewegung von Molekülen spielt. Diese Moleküle würden also nicht mehr wie Billardkugeln herumlaufen, sondern sich als Wellen quantenmechanischer Materie bewegen. Und mit ultrakalten Molekülen kann man eine Vielzahl verschiedener Materiezustände erreichen, wie zum Beispiel superflüssige Kristalle, die kristallin sind und dennoch keine Reibung spüren, was völlig bizarr ist. Dies wurde bisher nicht beobachtet, aber vorhergesagt. Wir sind vielleicht nicht weit davon entfernt, diese Effekte zu sehen, also sind wir alle aufgeregt.
Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Physische Überprüfungsschreiben im Mai 2015.