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