Chilly Record! Das Kälteste Objekt Der Erde Wurde Im Labor Erstellt

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Ein stück kupfer wurde zum kältesten kubikmeter (35,3 kubikfuß) der erde, als die forscher es auf 6 millikelvins oder sechs tausendstel grad über dem absoluten nullpunkt (0 kelvin) abkühlten.

Ein Stück Kupfer wurde zum kältesten Kubikmeter (35,3 Kubikfuß) der Erde, als die Forscher es auf 6 Millikelvins oder sechs Tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt (0 Kelvin) abkühlten.

Dies ist der Stoff, der dieser Masse am nächsten kommt, und das Volumen ist zum absoluten Nullpunkt gekommen. Die Forscher setzten die 880-lb. (400 Kilogramm) Kupferwürfel in einem Behälter, dem sogenannten Kryostaten, der speziell für extrem kalte Gegenstände entwickelt wurde. Dies ist der erste Kryostat, der Substanzen so nahe am absoluten Nullpunkt halten kann.

"Die Hauptschwierigkeit dieses Projekts bestand in der technologischen Herausforderung des Kryostaten", sagte Carlo Bucci, Forscher am Instituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) in Italien, der beim Bau des Kryostaten geholfen hat, gegenüber WordsSideKick.com. "Wir haben das System 10 Jahre lang entwickelt, realisiert und getestet." [Die 8 kältesten Orte der Erde]

Der Bau des Extremtemperatur-Kryostaten ist nur der erste Schritt in einem neuen Experiment, in dem der Kryostat als Teilchendetektor fungiert. Der Aufbau des Experiments wird als Cryogenic Underground Observatory für seltene Ereignisse (CUORE) bezeichnet und wird im unterirdischen Labor des INFN Gran Sasso gebaut. Bucci und ein Team von Forschern hoffen, dass der CUORE-Detektor mehr über die subatomaren Partikel, die als Neutrinos bezeichnet wird, enthüllt und warum es so viel mehr Materie als Antimaterie im Universum gibt.

Antimaterie besteht aus Partikeln mit genau der entgegengesetzten Ladung derjenigen, die normale Materie darstellen. Unmittelbar nach dem Urknall, der das Universum vor etwa 13,7 Milliarden Jahren geschaffen hat, sind Materie und Antimaterie vermutlich zu gleichen Teilen vorhanden. Wenn diese beiden Substanzen zusammenstoßen, vernichten sie sich, was bedeutet, dass das Universum nicht existieren sollte. Aber aus irgendeinem Grund dominierte die Materie die Antimaterie, und die Physiker sind sich immer noch nicht sicher, warum.

Bucci und seine Kollegen hoffen auf ein seltenes Phänomen, das als neutrinoloser Doppelbetazerfall bezeichnet wird. Dies geschieht, wenn Antineutrinos in normale Neutrinos zerfallen. Die Forscher hoffen zu beweisen, dass Neutrinos Majorana-Partikel sind, was bedeutet, dass sie als ihre eigenen Antiteilchen wirken. Physiker glauben, das Phänomen könnte erklären, warum das Universum so viel mehr Materie enthält als Antimaterie. Das Experiment könnte auch die genaue Masse der Neutrinos aufdecken, was die Physiker seit Jahren zu berechnen versuchen.

Die Temperaturen müssen jedoch bei 10 Millikelvins bleiben, um den Forschern die Möglichkeit zu geben, das seltene Ereignis zu beobachten. Hier kommt der CUORE-Detektor ins Spiel. Sobald er fertig ist, wird das Innere des Kryostaten mit Hunderten von Kristallen ausgekleidet, die Neutrinos durch Aufnahme von Strahlungs- und Temperaturänderungen erkennen können. Der Kryostat wird mit einem Hochleistungsverdünnungskühler gekühlt (so genannt wegen des chemischen Prozesses, der die Kühlung bewirkt), verwendet jedoch eine Reihe von Rohren, die Druck und Gas anstelle von flüssigem Stickstoff oder flüssigem Helium verwenden.

Bucci sagte, das Team könne keinen flüssigen Stickstoff oder flüssiges Helium verwenden, da diese Materialien teuer seien und während des Experiments Vibrationen erzeugen könnten. Diese könnten verhindern, dass der Detektor die Neutrinos aufnimmt.

Fast 2 Tonnen (1,8 Tonnen) Blei werden den Kryostaten abdecken, um zu verhindern, dass Strahlung in das Innere der Neutrinos eindringt.

Bucci und das Team hoffen, das Experiment im nächsten Jahr zum Laufen zu bringen.

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Videoergänzungsan: Lee Hotz: Inside an Antarctic time machine.




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