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Das kälteste Gas des Universums

Forschung im Reich der ultrakalten Materie

kaltes Gas
Bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt entwickelt Materie exotische Verhaltensweisen. © enot-poloskun/ iStock

Wie nahe kann man dem absoluten Nullpunkt der Temperatur kommen? Der Wettlauf um das Erreichen der niedrigstmöglichen Temperatur begann Mitte des 19. Jahrhunderts und hält bis heute an. Denn im Reich des Ultrakalten treten spektakuläre Quanteneffekte zutage – mit teilweise durchaus praktischem Nutzen.

Im Prinzip geht es darum, Teilchen so stark wie möglich abzubremsen, denn ihre kinetische Energie bestimmt ihre Temperatur: Je wärmer ein Atom oder Molekül ist, desto heftiger bewegt es sich. Schafft man es, diese Bewegung zu verlangsamen und schließlich sogar ganz zu unterbinden, nähert sich das Teilchen seinem Grundzustand – und das kann je nach Material spannende Effekte hervorrufen. Mit diesen Phänomenen beschäftigen sich Physiker um Matthias Weidemüller am Zentrum für Quantendynamik der Universität Heidelberg.

Autor: Matthias Weidemüller, Zentrum für Quantendynamik der Universität Heidelberg / Ruperto Carola

Inhalt:

  1. Was ist Temperatur?
    Von Atomen, Entropie und Energie
  2. Wettlauf zum Nullpunkt
    Wie kühlt man Materie bis auf nahe Null Kelvin?
  3. Ultrakalte Quanteneffekte
    Materie im Ausnahmezustand
  4. Und der Nutzen?
    Wozu sich ultrakalte Materie einsetzen lässt
  5. Ein Dämon, Computer und die Energie
    Quantenkälte und die Endlichkeit von Information
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Inhalt des Dossiers

Das kälteste Gas des Universums
Forschung im Reich der ultrakalten Materie

Was ist Temperatur?
Von Atomen, Entropie und Energie

Wettlauf zum Nullpunkt
Wie kühlt man Materie bis auf nahe Null Kelvin?

Ultrakalte Quanteneffekte
Materie im Ausnahmezustand

Und der Nutzen?
Wozu sich ultrakalte Materie einsetzen lässt

Ein Dämon, Computer und die Energie
Quantenkälte und die Endlichkeit von Information

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