Kreditna slika: NASA / JPL
Raziskovalci NASA in MIT so natrijev plin ohladili na najnižjo temperaturo doslej - pol milijarde stopinj nad absolutno ničlo. Plin je treba omejiti v magnetnem polju; sicer bi se lepil na stene posode in se je nemogoče ohladiti. Raziskovalci so uporabili podobno metodologijo, zaradi katere je leta 2001 dobil Nobelovo nagrado za fiziko z odkritjem kondenzatov Bose-Einstein (kjer se molekule pri nizkih temperaturah premikajo skupaj).
Raziskovalci, ki jih financira NASA z Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, Massachusetts, so ohladili natrijev plin na najnižjo temperaturo doslej, kar je bila pol milijarde stopinj nad absolutno ničlo. Ta absolutna temperatura je točka, kjer nadaljnje hlajenje ni mogoče.
Ta nova temperatura je šestkrat nižja od prejšnjega rekorda in pomeni prvi ohladitev plina pod enim nanokelvinom (milijardo stopinj). Pri absolutni ničli (-273 ° Celzija ali -460 ° Fahrenheita) se vsa gibanja ustavijo, razen drobnih atomskih vibracij, saj je postopek hlajenja iz delcev črpal vso energijo.
Z izboljšanjem metod hlajenja se je znanstvenikom uspelo približati absolutni ničli. "Pojdite pod en nanokelvin je kot prvič preteči kilometer pod štirih minutah," je dejal dr. Wolfgang Ketterle, profesor fizike na MIT in sovodja raziskovalne skupine.
"Plini z ultra nizko temperaturo bi lahko privedli do ogromnih izboljšav natančnosti meritev, saj bi omogočili boljše atomske ure in senzorje za gravitacijo in vrtenje," je dejal dr. David E. Pritchard, profesor fizike MIT, pionir atomske optike, atome interferometrije in so- vodja ekipe.
Leta 1995 je skupina na univerzi v Koloradu, Boulderju v Kolorugu in skupina MIT, ki jo je vodil Ketterle, atomske pline ohladila na manj kot en mikrokelvin (milijon stopinj nad absolutno ničlo). Pri tem so odkrili novo obliko materije, kondenzat Bose-Einstein, kjer delci korakajo v ključavnici, namesto da se samostojno spogledujejo. Odkritje je bilo prepoznano z Nobelovo nagrado za fiziko iz leta 2001, ki jo je Ketterle delil s kolegi iz Boulderja, dr. Eric Cornell in Carl Wieman.
Od preboja leta 1995 je veliko skupin rutinsko doseglo temperature nanokelvina; s tremi nanokelvinom kot najnižjo zabeleženo temperaturo. Novi rekord skupine MIT je 500 picokelvin ali šestkrat nižji.
Pri tako nizkih temperaturah atomov ni mogoče hraniti v fizičnih posodah, ker bi se lepile na stene. Prav tako se nobena znana posoda ne more ohladiti na takšne temperature. Za izogibanje tej težavi magneti obkrožajo atome, zaradi česar je plinasti oblak zaprt, ne da bi se ga dotaknil. Da bi dosegli rekordno nizke temperature, so raziskovalci izumili nov način omejevanja atomov, ki mu pravijo "gravito-magnetna past." Magnetna polja so delovala skupaj z gravitacijskimi silami, da so atome ujeli.
Vsi raziskovalci so povezani s fizikalnim oddelkom MIT, Raziskovalnim laboratorijem za elektroniko in MIT-Harvard Centrom za ultrahladne atome, ki ga financira Nacionalna znanstvena fundacija. Ketterle, Leanhardt in Pritchard so soavtorji papirja z nizkimi temperaturami, ki naj bi bil objavljen 12. septembra v številki Science. Raziskave so financirali NASA, Nacionalna znanstvena fundacija, Urad za pomorske raziskave in Vojaški raziskovalni urad.
Ketterle izvaja raziskave v Nasinem raziskovalnem programu Fundamental Physics in Physical Sciences, ki je del urada agencije za biološka in fizična raziskovanja v Washingtonu. Nasin laboratorij za reaktivni pogon v Pasadeni, Kalifornija, oddelek kalifornijskega tehnološkega inštituta, Pasadena, upravlja program Fundamental Physics.
Izvirni vir: NASA News Release
