Es ist grundsätzlich unmöglich, absolute Nulltemperaturen zu erreichen. Die Forscher konnten jedoch Temperaturen sehr nahe am absoluten Nullpunkt erreichen.
Nichts kann auf den absoluten Nullpunkt heruntergekühlt werden. Die Temperatur eines Objekts ist ein Maß für die durchschnittliche Energie der zufälligen Bewegung (kinetische Energie) seiner Atome.
Der absolute Nullpunkt ist die Temperatur, bei der alle Atome eines Objekts in Bezug zueinander vollständig zum Stillstand gekommen sind. Diese Temperatur wird auf absoluten Temperaturskalen wie der Kelvin-Skala durch die Zahl Null angezeigt.
Die theoretische Temperatur wird durch Extrapolation des idealen Gasgesetzes bestimmt; Nach internationaler Konvention wird der absolute Nullpunkt mit -273,15 Grad Celsius angenommen.
Der absolute Nullpunkt ist eher eine grundlegende Grenze als eine erreichbare Temperatur. Der absolute Nullpunkt kann aufgrund von Quantenfluktuationen nie perfekt erreicht werden.
Um jedes Atom an einem bestimmten Punkt perfekt anzuhalten, müssten der genaue Ort und Impuls des Atoms festgelegt werden, was nach der Heisenbergschen Unschärferelation physikalisch unmöglich ist.
Die Durchschnittstemperatur des Universums beträgt heute etwa 2,73 Kelvin (-270,42 °C), basierend auf Messungen der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung.
Jedes Quantensystem hat eine Grundzustandsenergie ungleich Null, was der niedrigstmögliche Zustand ist. Darüber hinaus besagen die Gesetze der Thermodynamik, dass der absolute Nullpunkt nicht mit thermodynamischen Mitteln allein erreicht werden kann, da sich die Temperatur des Kühlmittels asymptotisch der Temperatur des Kühlmittels nähert und das System am absoluten Nullpunkt immer noch die quantenmechanische Nullpunktsenergie hat, die Energie seines Grundzustandes am absoluten Nullpunkt. Die kinetische Energie des Grundzustands kann nicht entfernt werden.
Trotz der Unerreichbarkeit der Temperatur des absoluten Nullpunkts gelang es den Wissenschaftlern, ihr sehr nahe zu kommen.
Im September 2014 kühlten Wissenschaftler der CUORE-Kollaboration am Laboratorio Nazionale del Gran Sasso in Italien einen ein Kubikmeter großen Kupferbehälter 15 Tage lang auf 0,006 Kelvin (-273,144 °C; -459,659 °F) und stellten damit einen Rekord für die niedrigste Temperatur auf im bekannten Universum.
Im Juni 2015 kühlten Experimentalphysiker des Massachusetts Institute of Technology Moleküle in gasförmigem Natrium-Kalium auf eine Temperatur von 500 Nanokelvin ab.
2017 entwickelte das Cold Atom Laboratory (CAL) ein experimentelles Instrument für den Start zur Internationalen Raumstation (ISS) im Jahr 2018. Das Instrument erzeugte unter Mikrogravitationsbedingungen auf der ISS extrem kalte Bedingungen, die zur Bildung von Bose-Einstein-Kondensaten führten. Es wird davon ausgegangen, dass in diesem Weltraumlabor Temperaturen bis zu 1 Picokelvin erreichbar sind.
Der aktuelle Weltrekord für effektive Temperaturen wurde 2021 bei 38 Picokelvin (pK) oder 0,000000000038 Grad Kelvin unter Verwendung von Bose-Einstein-Kondensaten aufgestellt.
2022-02-06 19:19:17
Autor: Vitalii Babkin