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Ein Atomchip dient den Forschern bei dem Experiment als Falle für Atome.

Bild: DLR
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Relativitätstheorie Wo die Atome lange fallen

05.04.2017

Wird bald ein Teil von Albert Einsteins Relativitätstheorie belegt? Deutsche Forscher schicken dazu eine miniaturisierte Anlage ins Weltall. Ein Atomchip ist eine kleine aber enorm wichtige Komponente des Experiments.

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Der Atomchip als Falle

Forscher von elf deutschen Forschungseinrichtungen wollen einen Teil der Relativitätstheorie mit einem Experiment im All unter Beweis stellen: Es dient dazu, die Fallgeschwindigkeit von verschiedenen Atomen zu messen und zu vergleichen. Nach Einsteins Relativitätstheorie fallen alle Massen in einem Vakuum gleich schnell. Versuche waren bisher nur in einem Fallturm möglich, worin das Experiment allerdings nur neun Sekunden andauern konnte. Nun kann es im All, dank der Schwerelosigkeit, über eine längere Zeit durchgeführt werden.

Die Forscher erzeugen dazu ein Bose-Einstein-Kondensat im Weltall. Dazu musste die Anlage für das Experiment so miniaturisiert werden, dass sie in das Nutzlastmodul einer Forschungsrakete passt.

Um überhaupt ein Bose-Einstein-Kondensat zu erzeugen, müssen die Atome zunächst extrem herunter gekühlt werden, auf - 273 ° C. Diese Abkühlung funktioniert über zwei Stufen: Die Atombewegung wird zunächst reduziert, indem Laser die Atome ausbremsen. Denn Bewegung erzeugt Wärme. Dann werden sie in eine Atom-Falle transportiert. Hier kommt der abgebildete Atomchip zum Einsatz: Er erzeugt Magnetfelder, die die Wände der Falle bilden, aus denen die Atome nicht entkommen können. In der zweiten Stufe wird dann das magnetische Feld reduziert, sodass die Wände niedriger werden. Die kältesten Atome sind die unbeweglichsten und bleiben daher in der Falle.

Der erste Testlauf war erfolgreich und zeigte, dass die Anlage im All funktionsfähig ist. So kann ab 2019 dieser Teil der Relativitätstheorie bewiesen oder gar widerlegt werden.

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