Je leest:

Koudst!

Koudst!

Auteur: | 16 september 2003

Het koudste plekje op aarde bevindt zich sinds kort in het ‘ultrakoude atomen centrum’ van het Massachussetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge (Verenigde Staten). Daar slaagden onderzoekers uit de groep van Nobelprijswinnaar Wolfgang Ketterle er in om een natriumgas af te koelen tot een halve miljardste graad (een halve nanoKelvin) boven het absolute nulpunt.

Het nieuwe kouderecord is zes maal lager dan de drie nanoKelvin die tot nu toe de laagste temperatuur ooit was. Theoretisch zijn geen lagere temperaturen te bereiken dan 0 Kelvin, dat is de temperatuur waarbij alle mogelijke energie uit bewegende deeltjes is verdwenen. Ze staan dan volledig stil; alleen minuscule atomaire vibraties zijn nog mogelijk. Op de Celsius-schaal ligt het absolute nulpunt iets beneden de 273 graden onder nul.

Er bestaat geen thermosfles om ultrakoude atomen in op te sluiten. De onderzoekers gebruikten een gravito-magnetische val waarin ze met magnetische velden en de zwaartekracht atomen op hun plaats proberen te houden. Door de snelste exemplaren te laten ontsnappen resteren uiteindelijk alleen nog ultrakoude atomen. Bij de nu behaalde temperatuur bewegen deze met een slakkengang van ongeveer vijf centimeter per minuut, terwijl ze bij kamertemperatuur als een straaljager heen en weer schieten.

Detail van de vacuümkamer waar de natriumatomen tot 500 picokelvin werden gekoeld. Een magneetveld opgewerkt doorde spoel in het midden van het beeld (doorsnede 1 cm) hield de atomen op hun plaats, ongeveer een halve centimeter boven de spoel. Foto: MIT

Onderzoek naar superkoude atomen is van belang voor een fundamenteel begrip van de materie. In 1995 slaagde de groep van Ketterle er in – samen met een groep van de University of Colorado (Boulder, Verenigde Staten) – om atomen tot onder een microKelvin af te koelen. Daarbij bleek dat de atomen niet meer onafhankelijk van elkaar bewogen, maar in formatie. Voor de experimentele ‘vervaardiging’ van deze op grond van de theorie al eerder voorspelde Bose-Einstein condensaten kreeg Ketterle in 2001 de Nobelprijs voor Natuurkunde, samen met zijn collega’s uit Colorado Eric Cornell en Carl Wieman. Overigens was het de Nederlander Heike Kamerlingh Onnes die al in 1913 de Nobelprijs voor Natuurkunde kreeg voor zijn ‘koude-onderzoek’ naar de eigenschappen van materie bij lage temperaturen, hetgeen onder andere leidde tot de productie van vloeibaar helium.

Wellicht dat de studie van koude atomen bij de nieuwe recordtemperatuur weer tot nieuwe inzichten in het gedrag van de materie leidt. Volgens de ook bij het onderzoek betrokken MIT natuurkundehoogleraar David E. Pritchard zijn ultrakoude gassen ook van belang voor het realiseren van superprecieze atoomklokken en nauwkeurige zwaartekrachtsensoren.

Foto: BBC

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 16 september 2003

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.