Solche extrem niedrigen Temperaturen treten in Atomwolken auf, die als Fermi-Gase bekannt sind. Sie sind dafür geschaffen
Professor Gould, Leiter der QuSys-Gruppe von Trinity, erklärt, was ultrakaltes Gas ist.
Die übliche Art und Weise, wie Physiker über Gas denken, istIst eine Theorie zu verwenden, die als statistische Mechanik bekannt ist. Aber mit dem Aufkommen der Quantenmechanik änderte sich alles. Eine bekannte Vorhersage der Quantenmechanik ist, dass einzelne Atome unterhalb der kritischen Temperatur mit anderen Atomen zu einer einzigen makroskopischen Welle mit exotischen Eigenschaften kombiniert werden können. Diese Vorhersage führte zu einer jahrhundertelangen experimentellen Suche nach kritischen Temperaturen. Der Erfolg wurde schließlich in den 90er Jahren mit der Schaffung der ersten ultrakalten Gase erzielt, die durch Laser gekühlt wurden (Nobelpreis 1997) und von starken Magnetfeldern eingeschlossen wurden - eine Leistung, die 2001 den Nobelpreis gewann.
Professor Gould, Leiter der QuSys-Gruppe von Trinity
Ultrakalte Gase wie diese sind heute üblichwerden in Labors auf der ganzen Welt erstellt. Sie haben viele Anwendungen, von der Prüfung grundlegender physikalischer Theorien bis zur Erkennung von Gravitationswellen. Aber ihre Temperaturen sind im Nanokelvin-Bereich und darunter unglaublich niedrig (ein Kelvin entspricht –271,15 ° C). Diese Gase sind milliardenfach kälter als die kältesten Orte im Universum und entstehen genau hier auf der Erde.
Was ist Fermi-Gas? Alle Teilchen im Universum, einschließlich der Atome, gehören zu einem von zwei Typen - "Bosonen" und "Fermionen". Fermigas besteht aus Fermionen, die nach dem Physiker Enrico Fermi benannt sind. Bei sehr niedrigen Temperaturen verhalten sich Bosonen und Fermionen sehr unterschiedlich. Während Bosonen zusammen gruppiert sind, sind Fermionen umgekehrt. Diese Eigenschaft macht es tatsächlich schwierig, ihre Temperatur zu messen.
Ein Thermometer ist nur ein physikalisches SystemWelche Eigenschaften ändern sich auf vorhersehbare Weise mit der Temperatur? Sie können beispielsweise Ihre Körpertemperatur messen, indem Sie die Ausdehnung von Quecksilber in einer Glasröhre messen. Das neue Thermometer funktioniert auf ähnliche Weise, aber anstelle von Quecksilber messen Wissenschaftler den Zustand einzelner Atome, die mit dem Quantengas assoziiert (oder korreliert) sind.
Die neue Lösung kann mit implementiert werdenVerwendung von Technologien, die in modernen Laboratorien für Atomphysik verfügbar sind. Die Tatsache, dass eine solche grundlegende Physik getestet werden kann, ist wirklich erstaunlich, betonen Wissenschaftler. Verschiedene aufkommende Quantentechnologien, Quantensensoren wie das neue Thermometer, dürften den direktesten Einfluss auf die Wissenschaft haben.
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