Egyetemi mikrotápanyagok és ultrahideg atomok olvasása - tudás - Stuttgarter Zeitung
Utazás őseink táplálkozási és technikai újításainak világába a lézerhűtő segítségével: Hans Konrad Biesalski és Tilman Pfau professzorok betekintést engednek a Stuttgarter Zeitung olvasóiba.
Stuttgart - Hans Konrad Biesalski izgalmas történeteket tud mesélni, még akkor is, ha ez elég bonyolulttá válik. A hohenheimi táplálkozási szakember lenyűgöző utazásba vitte az olvasókat a múltba az olvasói egyetemen: Hogyan befolyásolta az étrend az emberi evolúciót? A kipusztult fajok félre motyogták magukat? Van-e köze az egyenes járásnak az étkezéshez, az étel elérhetőségéhez? Biesalski, aki a Hohenheimi Egyetem Biológiai Kémiai és Táplálkozástudományi Intézetét vezeti, táplálkozási szakértőként közelítette meg az emberi fejlődés történetét. „Az evolúció motorja a mikroelemek, vitaminok, ásványi anyagok és nyomelemek voltak. Az élelmiszer ezen összetevői nem nyújtanak energiát, ezért nem töltik fel. A mikroelemek iránti éhség sincs, de nélkülözhetetlenek ”- magyarázta Biesalski. Hiánya krónikus betegségekhez és fejlődési rendellenességekhez vezet.
Fizika az anyag és a fény között
Tilman Pfau fizikus elrabolta az olvasói egyetem közönségét az atomrészecskék és a rendkívül alacsony hőmérsékletek világába. Előadásának címét követően a Stuttgarti Egyetem 5. Fizikai Intézetének vezetője azzal a kérdéssel kezdte: Miért van valójában szüksége a fizikának ilyen rendkívül hideg atomokra? Válasza: a fizika "hozzáférést akar kapni a kvantumvilághoz". Emlékeztetett minket arra, hogy a számítógépek központi építőelemei egyre kisebbek. Ez a „miniatürizációs evolúció” természetesen szembemenne egy határral, nevezetesen az egyes atomok méretével. Ott foglalkozik a kvantumfizika szabályaival, és meg kell értenie őket.
A megszokott világban a fizikusok megkülönböztetik az anyagot, amely részecskékből áll, és a fényt, amely hullámokban terjed, és ezért nem lokalizálható egyértelműen meghatározott helyen. A kvantumvilágban ez más: ott a fénynek részecske tulajdonságai lehetnek. A fényrészecskéket fotonoknak nevezzük. Ezzel szemben az anyag hullámként viselkedhet, ezért hullámhosszú. Ez a hullámhossz kisebb, annál nehezebb és gyorsabb egy ilyen részecske. Egy személy hullámhossza eltűnően kicsi. - Ezért látsz engem részecskének - mondta Pfau.
Más a könnyű és lassú atomrészecskéknél. A fizikusok tanulmányozhatják hullámtulajdonságukat. Az, hogy egy részecske lassú, azt jelenti, hogy alacsony a hőmérséklete, mert "a hőmérséklet mozgás". Így fordul elő, hogy sok fizikus kíváncsi a rendkívül hideg atomokra. Néhány Celsius fok nulla alatt nem elegendő. Az abszolút nulla közelében kell lennie, mínusz 270 Celsius fok körül; A fizikusok ezt nulla Kelvinnek hívják. A folyékony héliummal sok mindent el lehet érni; trükkökkel eljuthat egy millikelvin tartományba.
De ha le akarsz menni egy milliomod Kelvin (mikrokelvin) értékre, akkor lézeres hűtést kell használni. Az anyaghullámok ekkor körülbelül akkorák, mint a fényhullámok; láthatóvá teheti őket. A lefelé irányuló "párolgási hűtés" segítségével akár a nanokelvin is elérhető. A trükk lényegében egy repülő részecske lézerrel történő lőése és lelassítása.
Ebben a hideg állapotban az anyaghullámok átfedhetik egymást és interferenciákat képezhetnek, például a vízben fellépő hullámok, amelyek találkoznak és részben felerősödnek, részben kialszanak. Az ilyen átfedések - mondta Pfau - „az összes kvantummechanikából fakadó újítás alapja” - például a kvantumszámítógép vagy a Pfau-i intézetben végzett kísérletek új kémiai kötésekkel az egzotikus atomok között.