NASA erzeugt exotische Materie im Weltall

Quantenphysik klingt abstrakt, aber sie bestimmt unseren Alltag: Laser, Smartphones und MRT-Geräte wären ohne sie nicht denkbar. Nun treibt die NASA die Forschung einen großen Schritt weiter – im Weltall. An Bord der Internationalen Raumstation ISS arbeitet das Cold Atom Lab, ein Gerät so groß wie ein Minikühlschrank, das Atome auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt abkühlt. Bei diesen extremen Bedingungen verlieren Atome ihre gewohnte Teilchennatur und verhalten sich wie Wellen – sie können sich überlagern, an mehreren Orten gleichzeitig sein und sogar durchdringen. Diesen Zustand nennen Physiker Bose-Einstein-Kondensat, eine Art fünfter Aggregatzustand neben fest, flüssig, gasförmig und Plasma.

Das Besondere an den Experimenten im All: In der Schwerelosigkeit können die Quantenwellen viel größer werden als auf der Erde, und die Forscher haben mehr Zeit, sie zu beobachten. Seit 2018 ist das Cold Atom Lab auf der ISS in Betrieb, und im April 2026 wurde es zum vierten Mal aufgerüstet. Die neue Version enthält unter anderem eine verbesserte Magnetfalle, die die Form der Quantenwolken verändern kann, und neue Atomquellen für die Metalle Rubidium und Kalium. Fünf internationale Forschungsteams nutzen die Anlage bereits für Experimente zur Grundlagenphysik.

„Es ist das, was der Kontrolle der Grenze der Quantenwelt am nächsten kommt“, sagt Kamal Oudrhiri, Projektmanager am Jet Propulsion Laboratory der NASA. Die Forscher erhoffen sich davon nicht nur neue Einblicke in die Natur des Universums, sondern auch praktische Anwendungen. „Wir betreiben Quantenforschung 2.0 – die direkte Manipulation großer Quantenzustände“, erklärt Ethan Elliott, stellvertretender Projektwissenschaftler. „Im vorigen Jahrhundert brachte die Quantenrevolution Laser, Handys und MRT. Von der neuen Generation erwarten wir ähnliche Fortschritte.“ Konkret könnten die Experimente zu extrem präzisen Sensoren für Zeit, Schwerkraft und Bewegung führen – nützlich für die Navigation von Raumschiffen, die Vermessung von Mond und Mars oder die Beobachtung der Erde aus dem Orbit.

Die Anlage wird vom Jet Propulsion Laboratory der NASA betrieben und von der biologischen und physikalischen Forschungsabteilung der Raumfahrtbehörde finanziert. Sie zeigt, dass Quantentechnologie zuverlässig im Weltraum funktioniert – ein wichtiger Schritt, um sie eines Tages auch auf der Erde alltagstauglich zu machen.