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Der Quantenkühlschrank#

Bernhard Rauer im Labor
Bernhard Rauer im Labor
Foto: TU Wien

Die Quanten machen es möglich: An der TU Wien wurde untersucht, warum sich bestimmte Gase viel weiter abkühlen lassen, als man nach den klassischen Gesetzen der Physik erwarten würde.#

Wenn man kalte Milch in heißen Kaffee gießt, stellt sich rasch ein Temperaturgleichgewicht ein. Es kommt zu Wechselwirkungen zwischen Milchtröpfchen und Kaffeepartikel und nach kurzer Zeit haben beide dieselbe durchschnittliche Energie. Diesen inneren Temperaturausgleich bezeichnet man als „Thermalisierung“. Sie spielt auch beim Abkühlen ultrakalter Gase eine wichtige Rolle. Erstaunlicherweise lassen sich aber auch Gase abkühlen, bei denen dieser Effekt eigentlich unterdrückt ist. An der TU Wien untersuchte man das genauer und stellte fest, dass es sich um eine spezielle, quantenphysikalische Form der Kühlung handelt.

Fort mit den heißen Teilchen!#

„Die einzelnen Teilchen in einer Flüssigkeit oder in einem Gas haben unterschiedlich viel Energie“, erklärt Prof. Jörg Schmiedmayer vom Atominstitut der TU Wien. Wie diese Energien verteilt sind, hängt von der Temperatur ab. Je heißer das Gas, umso häufiger kommen Teilchen mit höheren Energien vor. Daher kann man beim Abkühlen von sehr kalten Gasen einen einfachen Trick benutzen: Mit elektromagnetischen Feldern entfernt man immer wieder die Teilchen mit der höchsten Energie, die anderen mischen sich, und es stellt sich wieder eine typische Energieverteilung ein – diesmal aber bei etwas niedrigerer Temperatur.