Am Montag hat die NASA ein kühlschrankgroßes Labor ins All geschickt. Es soll die Internationale Raumstation zum kältesten bislang bekannten Ort im Universum machen. Durch das Cold Atom Laboratory (CAL) erhoffen sich Physiker Einblicke in die Quantenphysik, die auf der Erde unerreichbar sind.
Bei normalen Temperaturen auf der Erde sind Atome nämlich extrem beweglich, wie der NASA-Forscher Rob Thompson in einem Blogeintrag erklärt. Das CAL-Labor kann sie aber auf ein milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt herunterkühlen und das atomare Gezappel fast zum Stillstand bringen.
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Um die Teilchen einzufangen und herunterzukühlen, nutzt das CAL-Labor Magnetfelder und Laserfallen. Wenn Atome sich dem absoluten Nullpunkt nähern, nehmen sie einen extremen Aggregatzustand an: das Bose-Einstein-Kondensat. In diesem Zustand verhalten sich die Atome eher wie Wellen und weniger wie Partikel.
Auch auf der Erde können Bose-Einstein-Kondensate erzeugt werden, die ihren Zustand jedoch nur für den Bruchteil einer Sekunde halten, da die Schwerkraft sie nach unten zieht. In der Mikrogravitation der Erdumlaufbahn können die Bose-Einstein-Kondensate ihre Wellenform wesentlich länger halten, bis zu zehn Sekunden lang. Das gibt den Forschern mehr Zeit, ihre Eigenschaften zu untersuchen.
Im CAL-Labor auf der ISS werden Forscher auch sogenannte Efimov-Trimere erzeugen können. Das sind Verbindungen aus drei gleichen Elementarteilchen, die in der Physik lange Zeit als unmöglich galten. Die ultrakalten Temperaturen werden es Forschern wie dem Physiknobelpreisträger Eric Cornell ermöglichen, die ungewöhnlichen Eigenschaften dieser Verbindungen zu erforschen.
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Die Forscher hoffen vor allem, Erkenntnisse über die Beziehung von Quantenphysik und Schwerkraft zu gewinnen. Bereits im vergangenen Jahr gelang es auf der Erde, mit dem CAL-Labor Bose-Einstein-Kondensate zu erzeugen – nun soll das Experiment im Weltall fortgesetzt werden.
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