Źródło zdjęcia: NASA / JPL
Naukowcy z NASA i MIT schłodzili gaz sodowy do najniższej zarejestrowanej temperatury - pół miliarda stopni powyżej zera absolutnego. Gaz musiał być zamknięty w polu magnetycznym; w przeciwnym razie przykleiłoby się do ścianek pojemnika i nie byłoby możliwe ochłodzenie. Naukowcy zastosowali podobną metodologię, która doprowadziła do nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 2001 r. Wraz z odkryciem kondensatów Bosego-Einsteina (gdzie cząsteczki poruszają się w uporządkowany sposób w niskich temperaturach).
Finansowani przez NASA naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, Massachusetts, ochłodzili gaz sodowy do najniższej zarejestrowanej temperatury, pół miliarda stopni powyżej zera absolutnego. Ta temperatura bezwzględna jest punktem, w którym dalsze chłodzenie nie jest możliwe.
Ta nowa temperatura jest sześciokrotnie niższa niż w poprzednim rekordzie i oznacza, że gaz został schłodzony poniżej jednego nanokelwina (jedna miliardowa stopnia). Przy absolutnym zera (-273 ° Celsjusza lub -460 ° Fahrenheita) wszystkie ruchy zatrzymują się, z wyjątkiem drobnych wibracji atomowych, ponieważ proces chłodzenia wyodrębnił całą energię z cząstek.
Dzięki ulepszeniu metod chłodzenia naukowcom udało się zbliżyć do zera absolutnego. „Zejście poniżej jednego nanokelwina jest jak po raz pierwszy przebiegnięcie mili poniżej czterech minut” - powiedział dr Wolfgang Ketterle, profesor fizyki w MIT i współprzewodniczący zespołu badawczego.
„Gazy o bardzo niskiej temperaturze mogą doprowadzić do znacznej poprawy dokładności pomiarów, umożliwiając lepsze zegary atomowe i czujniki grawitacji i obrotu”, powiedział dr David E. Pritchard, profesor fizyki MIT, pionier optyki atomowej, interferometrii atomowej i współ- lider zespołu.
W 1995 r. Grupa z University of Colorado, Boulder, Colo. I grupa MIT kierowana przez Ketterle, schłodziły gazy atomowe do poziomu poniżej jednego mikrokelwina (jeden milionowy stopień powyżej absolutnego zera). W ten sposób odkryli nową formę materii, kondensat Bosego-Einsteina, w którym cząstki maszerują w mgnieniu oka zamiast samodzielnie latać. Odkrycie zostało uznane za nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 2001 r., Którą Ketterle podzielił się ze swoimi kolegami z Boulder, dr. Eric Cornell i Carl Wieman.
Od przełomu w 1995 r. Wiele grup rutynowo osiągało temperatury nanokelwinów; z trzema nanokelwinami jako najniższą zarejestrowaną temperaturą. Nowy rekord ustanowiony przez grupę MIT to 500 pikokelwinów lub sześć razy mniej.
W tak niskich temperaturach atomy nie mogą być przechowywane w fizycznych pojemnikach, ponieważ przykleiłyby się do ścian. Również żaden znany pojemnik nie może być chłodzony do takich temperatur. Aby obejść ten problem, magnesy otaczają atomy, dzięki czemu chmura gazowa jest zamknięta bez dotykania jej. Aby osiągnąć rekordowo niskie temperatury, naukowcy opracowali nowy sposób ograniczania atomów, który nazywają „pułapką grawitacyjno-magnetyczną”. Pola magnetyczne działały razem z siłami grawitacyjnymi, aby zatrzymać atomy.
Wszyscy badacze są związani z działem fizyki MIT, laboratorium badawczym elektroniki i MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, finansowanym przez National Science Foundation. Ketterle, Leanhardt i Pritchard są współautorami gazety niskotemperaturowej, która ma ukazać się w numerze Science z 12 września. NASA, National Science Foundation, Office of Naval Research i Army Research Office sfinansowały badania.
Ketterle prowadzi badania w ramach programu badawczego NASA Fundamental Physics in Physical Sciences, będącego częścią biura agencji Biological and Physical Research, Waszyngton. NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornia, oddział California Institute of Technology, Pasadena, zarządza programem Fizyki Podstawowej.
Oryginalne źródło: NASA News Release
