Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dem Nullpunkt ein Stück näher gekommen

01.12.2000


Kryostateinsatz zur Erzeugung tiefster

Temperaturen.


Eine internationale Tieftemperaturskala ermöglicht exaktere Messungen in der Nähe des absoluten Nullpunkts

Die Stufenleiter der Internationalen Temperaturskala ist nach unten verlängert worden: Mit der neuen Tieftemperaturskala ist es jetzt möglich, Temperaturen unterhalb 0,65 Kelvin exakt zu messen. Die neue Skala beruht unter anderem auf Messungen des Berliner Instituts der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB).

Vor genau 100 Jahren, am 14. Dezember 1900, hielt Max Planck einen Vortrag, der eine physikalische Revolution in Gang setzte. Er stellte der staunenden Öffentlichkeit seine Idee vor, dass Strahlungsteilchen Energie nur in einzelnen Paketen, so genannten "Quanten", aufnehmen können. Damit begann das Zeitalter der Quantenphysik. Deren theoretische Erkenntnisse - so unglaublich sie immer noch erscheinen - gehören heute zu den am besten bewiesenen Teilgebieten der Physik. Und sie stehen vor dem Sprung in die praktische Anwendung: Erste Erfolge in der Quantenkryptographie (Verschlüsselungstechniken für den abhörsicheren Computer der Zukunft) lassen mit Spannung auch auf die Bereiche schauen, die bisher eher für die Grundlagenforschung interessant sind. Dazu gehört die Untersuchung von so genannten Fermi-Flüssigkeiten. Helium (3He) wird bei sehr tiefen Temperaturen zu einer solchen Quanten-Flüssigkeit, in der sich die Teilchen ganz absonderlich verhalten.

Um theoretische Modellvorstellungen dazu auch im Experiment bestätigen zu können, muss man die ultratiefen Temperaturen exakt messen können. Dafür gab es bisher aber keine allgemein verbindliche Temperaturskala. Unterhalb von 0,65 K - wo die Internationale Temperaturskala von 1990 (ITS-90) endet - herrschte ein verwirrendes Durcheinander: Die Wissenschaftler mussten sich mit mehren Skalen behelfen, die sich im Millikelvin-Bereich um bis zu sechs Prozent unterschieden. Jetzt gilt hier nur noch eine einzige Skala. Mitte Oktober nahm das Internationale Komitee für Maß und Gewicht (CIPM) eine neue Internationale Temperaturskala an, die in den Bereichen dicht am absoluten Nullpunkt endlich Klarheit schafft. Sie deckt den Bereich von 0,9 mK bis 1 K ab, überschneidet sich im oberen Bereich also mit der ITS-90 und beruht auch auf demselben erfolgreichen Prinzip: Sie nutzt die Eigenschaft eines Elements, immer bei exakt derselben Temperatur von einem Aggregatzustand in einen anderen überzugehen. Oft ist diese Eigenschaft druckabhängig, so dass man eine Kurve erhält - in diesem Fall die Schmelzdruckkurve des Heliums oder genauer: die international vereinbarte Beziehung zwischen der Temperatur und dem Schmelzdruck des Heliums. Jetzt braucht man nur noch den Druck zu messen und kennt die genaue Temperatur.

Um die Temperaturskala zu erstellen - und dies gehört zu den Aufgaben der nationalen Metrologie-Institute wie der PTB - braucht man exakte Messungen mit primären Thermometern. Das sind Messinstrumente, die nicht Materialeigenschaften (wie zum Beispiel beim Quecksilberthermometer), sondern ausschließlich fundamentale physikalische Beziehungen nutzen. Bei der neuen Tieftemperaturskala ist es eine Kombination von verschiedenen Messverfahren: unter anderem Rauschthermometrie (in der PTB und im amerikanischen Metrologie-Institut NIST) und Kernorientierungsthermometrie (im NIST und an der Universität Florida). Diese Messungen zu kombinieren hat den Vorteil, dass Fehler minimiert werden, aber den Nachteil, dass im unteren Messbereich die Werte noch nicht perfekt übereinstimmen. Daher trägt die neue Skala zunächst den Namen "Provisorische Tieftemperaturskala". Schon jetzt kann sie aber nicht nur den Grundlagenforschern, sondern auch den Herstellern von Kryostaten - den Geräten, die die sehr tiefen Temperaturen erzeugen - gute Dienste leisten: Die Hersteller können jetzt genauer angeben, welche Temperaturen ihre Geräte wirklich erreichen.

Weitere Informationen:

... mehr zu:
»Helium »Nullpunkt »Temperaturskala

Prof. Dr. Michael Kühne, Telefon: (030) 34 81-473
E-Mail: Michael.Kuehne@ptb.de
Fachbereich "Temperatur und Wärme"

Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
Abbestr. 2 - 12, 10587 Berlin

Dipl.-Journ. Erika Schow | idw

Weitere Berichte zu: Helium Nullpunkt Temperaturskala

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Geschichte der Sternentstehung auf kosmischen Skalen: Sternen-Rohmaterial in fernen Galaxien
23.09.2016 | Max-Planck-Institut für Astronomie

nachricht ALMA enthüllt die Geheimnisse eines riesigen Gasklumpens im Weltraum
21.09.2016 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Synthese-chemischer Meilenstein: Neues Ferrocenium-Molekül entdeckt

Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben zusammen mit Kollegen der Freien Universität Berlin ein neues Molekül entdeckt: Die Eisenverbindung in der seltenen Oxidationsstufe +4 gehört zu den Ferrocenen und ist äußerst schwierig zu synthetisieren.

Metallocene werden umgangssprachlich auch als Sandwichverbindungen bezeichnet. Sie bestehen aus zwei organischen ringförmigen Verbindungen, den...

Im Focus: Neue Entwicklungen in der Asphären-Messtechnik

Kompetenzzentrum Ultrapräzise Oberflächenbearbeitung (CC UPOB) lädt zum Expertentreffen im März 2017 ein

Ob in Weltraumteleskopen, deren Optiken trotz großer Abmessungen nanometergenau gefertigt sein müssen, in Handykameras oder in Endoskopen − Asphären kommen in...

Im Focus: Mit OLED Mikrodisplays in Datenbrillen zur verbesserten Mensch-Maschine-Interaktion

Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP arbeitet seit Jahren an verschiedenen Entwicklungen zu OLED-Mikrodisplays, die auf organischen Halbleitern basieren. Durch die Integration einer Bildsensorfunktion direkt im Mikrodisplay, lässt sich u.a. die Augenbewegung in Datenbrillen aufnehmen und zur Steuerung von Display-Inhalten nutzen. Das verbesserte Konzept wird erstmals auf der Augmented World Expo Europe (AWE), vom 18. – 19. Oktober 2016, in Berlin, Stand B25 vorgestellt.

„Augmented Reality“ (erweiterte Realität) und „Wearable Displays“ (tragbare Displays) sind Schlagworte, denen man mittlerweile fast täglich begegnet. Beide...

Im Focus: OLED microdisplays in data glasses for improved human-machine interaction

The Fraunhofer Institute for Organic Electronics, Electron Beam and Plasma Technology FEP has been developing various applications for OLED microdisplays based on organic semiconductors. By integrating the capabilities of an image sensor directly into the microdisplay, eye movements can be recorded by the smart glasses and utilized for guidance and control functions, as one example. The new design will be debuted at Augmented World Expo Europe (AWE) in Berlin at Booth B25, October 18th – 19th.

“Augmented-reality” and “wearables” have become terms we encounter almost daily. Both can make daily life a little simpler and provide valuable assistance for...

Im Focus: Künstliche Intelligenz ermöglicht die Entdeckung neuer Materialien

Mit Methoden der künstlichen Intelligenz haben Chemiker der Universität Basel die Eigenschaften von rund 2 Millionen Kristallen berechnet, die aus vier verschiedenen chemischen Elementen zusammengesetzt sind. Dabei konnten die Forscher 90 bisher unbekannte Kristalle identifizieren, die thermodynamisch stabil sind und als neuartige Werkstoffe in Betracht kommen. Das berichten sie in der Fachzeitschrift «Physical Review Letters».

Elpasolith ist ein glasiges, transparentes, glänzendes und weiches Mineral mit kubischer Kristallstruktur. Erstmals entdeckt im El Paso County (USA), kann man...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Einsteins Geburtsstadt wird für eine Woche Hauptstadt der Physik

23.09.2016 | Veranstaltungen

Industrie und Wissenschaft diskutieren künftigen Mobilfunk-Standard 5G auf Tagung in Kassel

23.09.2016 | Veranstaltungen

Fachgespräch Feste Biomasse diskutiert Fragen zum Thema "Qualitätshackschnitzel"

23.09.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Das Korallenthermometer muss neu justiert werden

23.09.2016 | Biowissenschaften Chemie

Doppel-Infektion macht Erreger aggressiver

23.09.2016 | Biowissenschaften Chemie

Synthese-chemischer Meilenstein: Neues Ferrocenium-Molekül entdeckt

23.09.2016 | Biowissenschaften Chemie