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FAZ Plus Artikel Quantengas im All erzeugt : Die kälteste Kälte

Cold Atom Lab: Mit Laserstrahlen, einem Magnetfeld und einem Chip lassen sich Atome bis fast an den Temperatur-Nullpunkt kühlen. Bild: Nasa, DLR

Nasa-Forschern ist es gelungen, die kälteste Stelle des Alls zu schaffen. Dafür brauchen sie den teuersten Kühlschrank der Welt.

          Die kälteste Stelle des bekannten Universums kreist gerade um die Erde. Sie befindet sich in etwas mehr als 400 Kilometer Höhe und fliegt an Bord der Internationalen Raumstation ISS. Dort steht seit wenigen Wochen eine Hightech-Gefrierbox. In ihr haben Wissenschaftler der amerikanischen Weltraumbehörde Nasa nun eine so tiefe Temperatur erzeugt, wie sie wohl nirgendwo sonst in den ohnehin frostigen Weiten des Weltalls zu finden ist.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Stephan Finsterbusch

          Redakteur in der Wirtschaft.

          Mit ihrem Experiment wollen die Forscher nicht nur den großen Geheimnissen der Physik und der Materie, des merkwürdigen Verhaltens der kleinen und der kleinsten Teilchen auf die Spur kommen. Sie versprechen sich von ihren Ergebnissen auch ganz handfeste Anwendungen. Dazu gehören neue Generationen von Atomuhren, Computern, Chips und Sensoren.

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          Der kälteste Ort des Universums, das Cold Atom Lab,  befindet sich an Bord der Internationalen Raumstation ISS

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          In diesem speziellen Kühlschrank werden auf der ISS Rubidium- und Natriumatome bis dicht an den Temperatur-Nullpunkt gekühlt.

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          Das Cold Atom Lab wird im Raumfrachter „Cygnus“ sicher verstaut, der Mitte Mai zur Internationalen Raumstation aufbrach.

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          Bose Einstein Kondensation von Natrium-Atomen mit einer speziellen Kamera sichtbar gemacht: Von links nach rechts sinkt die Temperatur der Atomwolke zusehends. Der tiefste Energiezustand ist in der rechten Abb. erreicht.

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          Historische Kälterekorde auf der Erde

          -74,5 Grad Celsius

          Ein halbes Jahr nachdem die Amerikaner 1956 am Südpol die Amundsen-Scott-Forschungsstation eingerichtet hatten, sorgten sie für einen Paukenschlag. Im Mai 1957 vermeldeten sie die bis dahin niedrigste gemessene Temperatur: minus 73,6 Grad Celsius. Im September desselben Jahres schoben sie einen weiteren Rekord nach: minus 74,5 Grad Celsius. Der Ort, an dem sich die Station befand, war zwar kalt und einsam, doch der hatte Geschichte. Viereinhalb Jahrzehnte zuvor war dort die Expedition von Roald Amundsen angekommen. Am 14. Dezember 1911 hatte er mit seinem Team den Südpol erreicht. Die ersten Menschen am Pol schlugen ihr Lager auf und nannten es Polheim. Später fand man heraus, dass es zwei Kilometer vom eigentlichen Pol entfernt lag. Auf ihrem Marsch müsste die Gruppe aber über den Südpol gelaufen sein.

          -67,8 Grad Celsius

          Ihre Wetterstation machte die ostsibirische Kleinstadt Werchojansk am 5. Februar 1892 weltberühmt, hatten doch die Meteorologen damals auf den Thermometern eine Temperatur von minus 67,8 Grad Celsius abgelesen – die bis dahin niedrigste gemessene Temperatur. Seitdem gilt der Ort als „Kältepol aller bewohnten Gebiete“ in der nördlichen Hemisphäre. Werchojansk liegt gut hundert Kilometer nördlich des Polarkreises und ist zwischen zwei Gebirgen eingebettet. Das macht das Klima dort so besonders. Regen fällt eher wenig, der Wind bläst oft und stark. So zeigen in Wintermonaten die Thermometer Temperaturen oft von weniger als minus 50 Grad an. Im Sommer klettern die Quecksilbersäulen auf fast 40 Grad Celsius. Mit dieser Temperaturspanne ist Werchojansk einer der klimatisch extremsten Orte der Welt.

          -98,6 Grad Celsius

          Am 23. Juli 2004 trauten die Forscher ihren Augen nicht. Auf den Bildschirmen ihrer Computer stand die niedrigste auf der Erde je gemessene Temperatur: minus 98,6 Grad Celsius. Registriert hat sie ein Wettersatellit. Wie die Forscher um Ted Scambo von der Universität von Colorado im Juni dieses Jahres in den „Geophysical Research Letters“ schrieben, liegt der kälteste Ort der Welt damit in der Antarktis. Die Forscher nennen die Region Dome-Fuji-Dome-Argus. Sie liegt auf einer Höhe von 3800 Metern, ist eine der größten Erhebungen des antarktischen Eisschildes, hat im Sommer Temperaturen von bis zu minus 30 und im antarktischen Winter von bis zu minus 80 Grad Celsius. Der Ort ist nicht nur sehr kalt, sondern auch sehr trocken: Im Jahr fallen dort kaum 25 Millimeter Niederschlag – halb so viel wie in der Sahara.

          -73 Celsius

          Als vier Bergsteiger um Harry Karstens 1913 den 6190 Meter hohen Berg Denali in Alaska erklommen hatten, hinterließen sie auf etwa halber Höhe zum Gipfel eine kleine selbstaufzeichnende Wetter-Messstation. Sie stellten sie bei 4570 Metern über dem Meeresspiegel auf. Die Station arbeitete zehn Jahre lang, überstand knapp zehn weitere Jahre und wurde 1932 von Harry Liek geborgen. Das Thermometer war auf eine Temperatur von bis zu minus 70 Grad Celsius kalibriert. Einige der aufgezeichneten Temperaturen aber schienen das deutlich unterschritten zu haben. Liek ging davon aus, dass das Thermometer defekt sei. Dennoch nahm er es mit in das nationale Wetterbüro nach Washington DC. Dort stellte sich heraus, dass das Thermometer ganz wunderbar funktionierte. Der Tiefstwert lag bei minus 73 Grad Celsius.