Нов рекорд за най-ниска температура


Нов рекорд за най-ниска температура беше постигнат от учени от Масачузетския технологичен институт (MIT).

При лабораторни условия е достигната температура от 500 нанокелвина, което е само с 0,0000005° K (келвина) над абсолютната нула, която е минус 273,15 градуса по Целзий.

Резултатът е постигнат при охлаждане на съединения на натрий и калий (23Na40K).

Постижението е оповестено на сайта на института.

Досега най-ниската постигната температура беше 0.006 градуса по Келвин (−273.144 °C) при експеримент през септември 2014 г. в същия институт.

"Ние сме много близо до температурата, при която квантовата механика играе значителна роля в движението на молекули", - казва Мартин Цвирлайн (Martin Zwierlein), професор по физика в MIT и главен изследовател в лабораторията по електроника на MIT. - "Така че тези молекули няма да се носят наоколо като билярдни топки, а ще се движат според вълните на квантово-механичното тялото. А със свръхстудени молекули могат да получат различни състояния на материята като свръхфуидни кристали в които няма триене, което е изключително странно. Това все още не е наблюдавано, но ефектът е предсказан от теорията. Може би скоро ще може да видим такива ефекти, така че всички сме много развълнувани".

При много ниски температури, веществата драстично променят свойствата си, превръщайки се във фермионен кондензат. Вместо в хаотично движение, молекулите се държат като единно тяло, а квантовите ефекти започват да се появяват на макро ниво, т.е. такива състояния на материята не се срещат в обичайния ни свят.

Изследователите от Масачузетския технологичен институт са измислили нов начин за ограничаване движенията на атомите, който те наричат ​​"гравитационно-магнитен капан". Както показва името, магнитните полета действат заедно с гравитационните сили за да хванат атомите в капан.

За да постигнат такава температура, физиците първо охладили облак от атоми на натрия и калия с лазери и чрез изпаряване. След това им въздействали с магнитно поле, за да се комбинират атомите на натрия и калия в молекула с техника, известна като резонанс на Фешбах. Тогава атомите започват да вибрират в резонанс с една и съща честота и в крайна сметка се съединяват в молекула. Тези атомни връзки са все още относително слаби се налага да се укрепят с един сравнително нов метод, описан за първи път също от физици на MIT през 2008. При него молекулите се облъчват с два лазера, честотата на които съответства точно на разликата в енергиите между нормалното състояние на молекулата и максимално възможното нискоенергийно състояние. Взаимодействайки с тези два лазера, молекулите губят почти цялата си възможна енергия на колебанията и се охлаждат още повече.

Експериментът показал, че охладените молекули са относително стабилни - те задържали това състояние за около 2,5 секунди. Молекулите избягват сблъсъците помежду си, показвайки силен дисбаланс в размера на електрическия заряд между молекулите, които взаимодействат помежду си на големи разстояния.

В такова състояние молекулите проявяват изключително малка подвижност. Ако в нормално състояние те са пълни с енергия и активно се движат в пространството, при 500 нанокелвина средната скорост на молекулите е няколко сантиметра в секунда.

За да наблюдават тези екзотични състояния на материята, учените смятат, че молекулите трябва да се охладят повече от десет пъти, около 50 нанокелвина.

Резултатите от експеримента на Центъра за свръхстудени атоми в Масачузетския технологичен институт и Харвардския университет (MIT-Harvard Center of Ultracold Atoms) са публикувани в списание Physical Review Letters.

Коментари