0:00:06.596,0:00:10.397 Die kältesten Materialien der Welt[br]befinden sich weder in der Antarktis, 0:00:10.397,0:00:12.521 noch auf dem Gipfel des Mount Everest, 0:00:12.521,0:00:14.376 noch in einem Gletscher begraben, 0:00:14.376,0:00:15.897 sondern in Physiklaboren: 0:00:15.897,0:00:20.382 Gaswolken, die zu Bruchteilen aus einem[br]Grad über der absoluten Null bestehen. 0:00:20.382,0:00:25.367 Das ist 395-Millionen-mal kälter[br]als die Kühlschranktemperatur, 0:00:25.367,0:00:28.073 100-Millionen-mal kälter[br]als flüssiger Stickstoff 0:00:28.073,0:00:31.240 und 4-Millionen-mal kälter[br]als die Temperatur im Weltall. 0:00:31.240,0:00:33.751 So niedrige Temperaturen[br]geben den Wissenschaftlern 0:00:33.751,0:00:35.901 Einblicke in die Funktionweise von Materie 0:00:35.901,0:00:39.437 und ermöglichen Ingenieuren,[br]äußerst empfindliche Geräte zu bauen, 0:00:39.437,0:00:41.292 die uns alles erklären, 0:00:41.292,0:00:43.370 von unserem genauen[br]Standpunkt auf der Erde 0:00:43.370,0:00:46.135 bis hin zu den entferntesten Winkeln[br]des Universums. 0:00:46.135,0:00:48.928 Wie erschafft man[br]solch extreme Temperaturen? 0:00:48.928,0:00:52.029 Kurz gesagt, durch die Abbremsung[br]der sich bewegenden Partikel. 0:00:52.029,0:00:55.951 Sprechen wir über Temperatur,[br]sprechen wir eigentlich über Bewegung. 0:00:55.951,0:00:59.356 Die Atome, aus denen Feststoffe,[br]Flüssigkeiten und Gase bestehen, 0:00:59.368,0:01:00.869 bewegen sich ständig. 0:01:00.869,0:01:05.616 Bewegen sich Atome schneller,[br]nehmen wir die Materie als heiß wahr. 0:01:05.616,0:01:09.147 Bewegen sie sich nicht so schnell,[br]nehmen wir sie als kalt wahr. 0:01:09.147,0:01:12.563 Zur täglichen Kühlung von heißen[br]Gegenständen oder Gas 0:01:12.563,0:01:15.960 legen wir sie in eine kältere Umgebung,[br]wie einen Kühlschrank. 0:01:15.960,0:01:20.498 Die atomare Bewegung im heißen Gegenstand[br]wird an die Umgebung abgegeben 0:01:20.498,0:01:22.251 und er kühlt sich ab. 0:01:22.251,0:01:23.788 Aber es gibt eine Grenze: 0:01:23.788,0:01:27.865 Selbst im Weltall ist es zu warm, um[br]äußerst niedrige Temperaturen zu schaffen. 0:01:27.865,0:01:32.823 Wissenschaftler fanden eine Methode,[br]die Atome abzubremsen -- 0:01:32.823,0:01:34.204 mit einem Laserstrahl. 0:01:34.211,0:01:38.354 Eigentlich heizt die Energie[br]in einem Laserstrahl Materialien auf. 0:01:38.354,0:01:40.533 Wird er aber auf sehr[br]präzise Weise verwendet, 0:01:40.533,0:01:44.093 kann die Strahlkraft die sich bewegenden[br]Atome fast zum Stillstand bringen, 0:01:44.093,0:01:45.103 sie abkühlen. 0:01:45.103,0:01:49.403 Dies alles passiert in einer[br]sogenannten magneto-optischen Falle. 0:01:49.403,0:01:51.954 Atome werden in eine[br]Vakuumkammer eingespeist 0:01:51.954,0:01:55.415 und ein magnetisches Feld[br]zieht sie in die Mitte. 0:01:55.415,0:01:58.090 Ein Laserstrahl, der auf[br]die Mitte der Kammer zielt, 0:01:58.090,0:02:00.623 wird auf die genau richtige[br]Frequenz eingestellt, 0:02:00.623,0:02:03.480 so dass sich ein[br]auf ihn zu bewegendes Atom 0:02:03.480,0:02:06.170 ein Photon des Laserstrahl[br]absorbiert und abgebremst. 0:02:06.170,0:02:09.089 Der Abbremsungseffekt[br]geht von der Übertragungskraft 0:02:09.089,0:02:11.108 zwischen dem Atom und dem Photon aus. 0:02:11.108,0:02:14.208 Insgesamt sechs Strahlen[br]in vertikaler Ausrichtung stellen sicher, 0:02:14.208,0:02:18.375 dass die sich in alle Richtungen[br]bewegenden Atome abgefangen werden. 0:02:18.375,0:02:21.018 In der Mitte, wo sich[br]die Strahlen überschneiden, 0:02:21.018,0:02:22.420 bewegen sich die Atome träge, 0:02:22.420,0:02:25.170 als ob sie in einer dickflüssigen[br]Masse gefangen wären -- 0:02:25.170,0:02:29.924 ein Effekt, den die Wissenschaftler[br]"optische Melasse" nennen. 0:02:29.924,0:02:32.315 Solch eine magneto-optische Falle 0:02:32.315,0:02:35.405 kann die Atome auf ein paar Mikrokelvin -- 0:02:35.405,0:02:38.785 auf ca. -273 °C -- abkühlen. 0:02:38.785,0:02:41.609 Diese Technik wurde[br]in den 1980ern entwickelt, 0:02:41.609,0:02:44.043 und die Wissenschaftler,[br]die daran beteiligt waren, 0:02:44.043,0:02:47.931 gewannen 1997 den Nobelpreis[br]für Physik für diese Entdeckung. 0:02:47.931,0:02:50.531 Seitdem wurde die Laserkühlung verbessert, 0:02:50.531,0:02:52.751 um noch niedrigere[br]Temperaturen zu erreichen. 0:02:52.751,0:02:55.990 Doch warum will man[br]Atome so sehr abkühlen? 0:02:55.990,0:02:59.786 Zunächst einmal sind kalte Atome[br]sehr gute Detektoren. 0:02:59.786,0:03:01.530 Mit so wenig Energie 0:03:01.530,0:03:04.961 reagieren sie sehr empfindlich[br]auf Schwankungen in der Umgebung. 0:03:04.961,0:03:09.562 Sie werden in Geräten verwendet,[br]die Erdöl und Mineralvorkommen finden, 0:03:09.562,0:03:12.203 sowie in hochgenauen Atomuhren, 0:03:12.203,0:03:15.093 wie zum Beispiel die in GPS-Satelliten. 0:03:15.093,0:03:18.152 Zweitens haben kalte Atome[br]enormes Potenzial, 0:03:18.152,0:03:20.243 die Grenzen der Physik zu erproben. 0:03:20.243,0:03:23.052 Durch ihre extreme Empfindlichkeit[br]können sie zur Erfassung 0:03:23.052,0:03:26.300 von Gravitationswellen in künftigen[br]satellitengestützten Detektoren 0:03:26.300,0:03:27.300 verwendet werden. 0:03:27.300,0:03:29.484 Sie sind ebenso für die Untersuchung 0:03:29.484,0:03:31.624 atomarer und subatomarer[br]Phänomene nützlich, 0:03:31.624,0:03:35.894 bei der äußerst winzige Schwankungen[br]in der Atomenergie gemessen werden müssen. 0:03:35.894,0:03:38.196 Diese werden bei normalen[br]Temperaturen übertönt, 0:03:38.196,0:03:39.670 wenn Atome eine Geschwindigkeit 0:03:39.670,0:03:41.890 von Hunderten von Metern[br]pro Sekunde aufweisen. 0:03:41.890,0:03:45.435 Laserkühlung kann Atome auf ein paar[br]Zentimeter pro Sekunde verlangsamen -- 0:03:45.435,0:03:49.122 genug, um die Bewegung von atomaren[br]Quanteneffekten sichtbar zu machen. 0:03:49.122,0:03:53.599 Durch ultrakalte Atome konnten[br]die Wissenschaftler bereits Phänomene 0:03:53.599,0:03:56.150 wie das Bose-Einstein-[br]Kondensat erforschen, 0:03:56.150,0:03:59.631 in dem Atome fast auf den[br]absoluten Nullpunkt abgekühlt werden 0:03:59.631,0:04:02.200 und einen seltenen neuen[br]Aggregatzustand aufweisen. 0:04:02.200,0:04:05.881 Wissenschaftler streben weiterhin danach,[br]die Gesetze der Physik zu verstehen 0:04:05.881,0:04:08.185 und die Geheimnisse[br]des Universums zu enthüllen, 0:04:08.185,0:04:12.161 und tun dies mit Hilfe[br]der kältesten Atome darin.