Einstein, Quantenspuk und die Weltformel (German Edition)

überhaupt möglich ist, in irgendeiner Form Antimaterie aus uns zugänglichen Materialien zu raffinieren. Das heisst aber nicht, dass es unmöglich ist.

3.10 Der absolute Nullpunkt
    Hitze führt zu Dürren und Trockenheit, lässt die Wüste besiedelte Gebiete erobern und Ernten versiegen. Kälte erfriert das Leben im Eis und konserviert die Vergangenheit als geologisches Museum. Wärme und Kälte begleiten die Menschheit wie der Mond, der als treuer Begleiter seine Bahnen um die Erde zieht.
Die Wissenschaft der Wärme und Kälte, die Thermodynamik, zog bereits im auslaufenden Mittelalter Gelehrte in ihren Bann.
    Als die Scheiterhaufen brannten, rätselte die akademische Elite über das Wesen der Temperatur. Auch der französische Physiker Guillaume Amontons, der am 31. August 1663 in der Stadt der Liebe geboren worden war, fühlte sich zur Thermodynamik hingezogen. Als er im Jahr 1699 das Volumen eines Gases mit dessen Temperatur in Verbindung brachte, setzte er einen Stein ins Rollen, dessen Faszination bis tief in die Gegenwart geschleift ist. Amontons hatte entdeckt, dass ein Gas immer mehr Platz beansprucht, je wärmer es wird. Die Temperatur musste auf irgendeine Weise mit dem Volumen eines Gases zusammenhängen.
    Tatsächlich mussten spätestens die ersten Eisenbahnbauer feststellen, dass sich alle Materialien ausdehnen, sobald sie erhitzt werden. So verrenken sich Schienen und Brücken drücken ins Profil, wenn die gleissende Sonne erbarmungslos brennt. Oder der LHCTeilchenbeschleuniger am CERN, der sich um einige Meter zusammenzieht, wenn er auf Betriebstemperatur (ca. minus 271 °C) gebracht wird. Hitze und Kälte können zu schweren Schäden führen, wenn die Konstrukteure diese Phänomene nicht ausreichend berücksichtigt haben. Das ist auch der Grund, weshalb moderne Betonbrücken an den beiden Enden stets einen Spielraum lassen, in den sich die Brücke ausdehnen kann. Beispielsweise im Sommer.
    Amontons Erkenntnis veranlasste die Regenten dieser Zeit allerdings nicht, einen Notfallstab an Architekten, Technikern und vorzeitlichen Ingenieuren quer durch Europa zu jagen, um alle Brücken und Bauten zu sanieren. Schienen kannte man höchstens aus Goldminen und bis James Watt seine Dampfmaschine vorstellen würde, sollten noch einige Jahre vergehen. Die zeitgenössischen Brücken waren zudem hölzerner Natur und daher weniger starr und anfällig auf thermische Unterschiede, zumindest was die Ausdehnung betrifft.
    Wesentlich rätselhafter gestaltete sich die Angelegenheit, als sich Amontons und seine Zeitgenossen fragten, wie dieses thermodynamische Phänomen denn umgekehrt zu verstehen sei. Was geschieht mit einem Material, das immer weiter abgekühlt wird? Was wird aus Ihrer Tiefkühlkost, wenn Sie Ihre Kühltruhe beliebig abkühlen lassen könnten?
Es kamen zwei Erklärungsansätze in Betracht. Es gibt einen absoluten Nullpunkt der Temperatur, eine „Kälte“, die man niemals unterschreiten kann. Einen Temperaturpunkt, an dem das Volumen des Gases Null ist, Ihre Pizza Hawaii im Kühlfach jede Ausdehnung verliert. Oder aber, und das war Erklärungsansatz Nummer Zwei, der Zusammenhang von Volumen und Temperatur gilt nur für Gase und nicht für flüssige oder gar feste Stoffe.
    Erst als die Französische Revolution die monarchische Gesellschaftsordnung geköpft, James Watt seine Dampfmaschine vorgestellt und die Textilindustrie zu maschineller Fertigung mobilisiert hat, findet William Thomson die Antwort. Im Jahr 1848, als in Kalifornien gerade zum Goldrausch geblasen wird, erklärt Thomson, dass der Energieverlust des Materials zur Klärung dieser Frage entscheidend sei, nicht etwa die Volumenverkleinerung. Desto kälter eine Materie, desto weniger Energie besitzt sie. Mit heissem Wasser kann man kochen, Spaghetti zubereiten oder sich die Finger verbrennen. Heisses Wasser ist energiereich, währenddessen kaltes Wasser vergleichsweise an Energie verloren hat. Am absoluten Nullpunkt ist das Volumen eines Materials nicht unendlich klein, sondern vielmehr das Material „energielos“. Thomson schlug daher eine neue Temperaturskala vor, das Kelvin.
    Das Kelvin kennt keine negativen Werte, da es bei null Kelvin beziehungsweise minus 273.15 Grad Celsius beginnt. Dies ist der kälteste in unserem Universum mögliche Temperaturwert. In keinem Experiment der Welt konnte diese eisige Schranke jemals unterschritten werden. Kein Stoff und keine Materie können kälter als diese frostige Naturkonstante werden. Der