Auf der Internationalen Raumstation ist alles schwerelos. Atome auch. Dies erleichtert die Untersuchung des seltsamen Quantenzustands der Materie, bekannt als Bose-Einstein-Kondensat, der an der Raumstation erhalten wurde.
„Die Untersuchung des seltsamen Materiezustands in der Umlaufbahn wird Wissenschaftlern helfen, die grundlegende Physik zu verstehen und auch neue, empfindlichere Quantenmessungen möglich zu machen. Die Bedeutung des Experiments kann nicht hoch genug eingeschätzt werden“, sagt Lisa Werner vom Deutschen Institut für Luft- und Raumfahrt Zentrum für Quantentechnologie in Bremen.
Bose-Einstein-Kondensation tritt auf, wenn bestimmte Arten von Atomen auf so niedrige Temperaturen abgekühlt werden, dass sie einen kombinierten Zustand annehmen. „Es ist, als ob sie zusammenkommen und sich wie ein harmonisches Objekt verhalten“, erklärt der Physiker David Avelin vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien. Um einen seltsamen Aggregatzustand im Orbit zu erzeugen, entwarfen er und seine Kollegen das Cold Atom Laboratory, das dann zur Raumstation gebracht wurde.
Im Orbit befinden sich Atome im freien Fall. Es ist die Schwerelosigkeit, die die Raumstation ideal macht, um Bose-Einstein-Kondensate zu untersuchen.
Um ein Bose-Einstein-Kondensat zu erhalten, müssen Atome gekühlt und in Magnetfeldern gefangen werden. Auf der Erde muss die Falle sehr stark sein, damit die Atome nicht fallen. In der Schwerelosigkeit ist dies nicht erforderlich - die Atomwolke dehnt sich leicht aus und kühlt sich ab. Durch diesen Prozess erreicht das Kondensat kältere Temperaturen als auf der Erde.
Ein weiterer Vorteil der Schwerelosigkeit besteht darin, dass Messungen über lange Zeiträume - 1,1 Sekunden - durchgeführt werden können. Auf der Erde sind dieselben Beobachtungen nur innerhalb von 40 Millisekunden möglich.
