Gesundheit: Physik: Wie man Atome abkühlt

Atome sind kleine Flitzer. Um sie zur Ruhe zu bringen und ein Gas extrem abzukühlen, haben Wissenschaftler in aller Welt trickreiche Apparaturen gebaut. Sie bremsen die Atome zum Beispiel mit Licht. Dazu beschießen sie ein Gas mit Lasern, die sich gegenüberstehen. Ihr Ziel ist es, den Atomen, die den Lasern entgegenfliegen, jeweils einen kleinen Rückstoß zu versetzen.

Ein Atom absorbiert das Laserlicht am besten, wenn die Frequenz des Lichtes in der Nähe der "Resonanzfrequenz" liegt. Fliegt ein Atom jedoch auf den Lichtstrahl zu, dann erscheint ihm die Frequenz leicht erhöht, gerade so, wie die Sirene eines heranbrausenden Polizeiautos höher heult. Die Forscher stellen den Laser daher von vorneherein so ein, dass die Lichtfreqenz geringfügig unterhalb der "Resonanz" liegt. So werden die schnellen Atome gebremst und kühlen ab.

Aber Licht reicht nicht. In einer magnetischen Falle lässt sich die Bewegung der Atome noch weiter vermindern. Und zwar dadurch, dass man die heißesten Atome entweichen lässt. Dann kühlt das Gas noch weiter ab, so wie der Kaffee in einer Tasse, über der die heißesten Moleküle verdampfen. Mit dieser "Verdampfungskühlung" erreichen Physiker heute Temperaturen von wenigen milliardstel Grad über dem absoluten Kältepunkt: etwa minus 273 Grad Celsius.

tdp