Obrazový kredit: NASA / JPL
Vědci z NASA a MIT vychladili sodíkový plyn na nejnižší zaznamenanou teplotu - půl miliardy miliard stupňů nad absolutní nulou. Plyn musel být uzavřen v magnetickém poli; jinak by se přilepilo ke stěnám nádoby a nebylo by možné vychladnout. Vědci použili podobnou metodologii, která vedla k Nobelově ceně za fyziku v roce 2001, kdy byl objeven Bose-Einsteinův condesates (kde se molekuly pohybují k sobě řádným způsobem při nízkých teplotách).
Vědci financovaní NASA na Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, Massachusetts, ochladili sodíkový plyn na nejnižší zaznamenanou teplotu, půl miliardy miliard stupňů nad absolutní nulou. Tato absolutní teplota je bod, kde není možné další chlazení.
Tato nová teplota je šestkrát nižší než předchozí záznam a označuje poprvé, kdy byl plyn ochlazen pod jedním nanokelvinem (jedna miliardtina stupně). Při absolutní nule (-273 ° C nebo -460 ° Fahrenheita) se veškerý pohyb zastaví, s výjimkou malých atomových vibrací, protože proces chlazení extrahoval veškerou energii z částic.
Zlepšením metod chlazení se vědcům podařilo přiblížit se k absolutní nule. "Jít pod jeden nanokelvin je jako první běh míle pod čtyři minuty," řekl Dr. Wolfgang Ketterle, profesor fyziky na MIT a spoluzakladatel výzkumného týmu.
„Plyny s velmi nízkou teplotou by mohly vést k obrovskému zlepšení přesnosti měření tím, že by umožnily lepší atomové hodiny a senzory pro gravitaci a rotaci,“ řekl Dr. David E. Pritchard, profesor fyziky MIT, průkopník v atomové optice, atomové interferometrii a ko- vedoucí týmu.
V roce 1995 skupina na University of Colorado, Boulder, Colo., A skupina MIT vedená Ketterlem, ochladila atomové plyny pod jeden mikrokelvin (jeden miliontý stupeň nad absolutní nulou). Při tom objevili novou formu hmoty, Bose-Einsteinův kondenzát, kde částice pochodují v lockstepu místo toho, aby se pohybovaly nezávisle. Objev byl uznán Nobelovou cenou za fyziku z roku 2001, kterou Ketterle sdílel se svými kolegy z Boulder Drs. Eric Cornell a Carl Wieman.
Od průlomu v roce 1995 mnoho skupin rutinně dosáhlo teploty nanokelvinů; se třemi nanokelviny jako nejnižší zaznamenanou teplotou. Nový rekord stanovený skupinou MIT je 500 picokelvinů nebo šestkrát nižší.
Při takových nízkých teplotách nemohou být atomy udržovány ve fyzických nádobách, protože by se držely na stěnách. Také žádná známá nádoba nemůže být ochlazena na takové teploty. Aby se tento problém obešel, obklopují atomy atomy, což udržuje plynný oblak uzavřený, aniž by se ho dotkl. K dosažení rekordně nízkých teplot vědci vymysleli nový způsob, jak omezit atomy, které nazývají „gravito-magnetickou pastí“. Magnetická pole fungovala společně s gravitačními silami, aby udržely atomy v pasti.
Všichni vědci jsou spojeni s fyzickým oddělením MIT, Výzkumnou laboratoří elektroniky a MIT-Harvardovým centrem pro ultracoldové atomy, financované Národní vědeckou nadací. Ketterle, Leanhardt a Pritchard spoluautorem dokumentu o nízkých teplotách, který se měl objevit v 12. vydání časopisu Science. Výzkum financoval NASA, National Science Foundation, Office of Naval Research and Army Research Office.
Ketterle provádí výzkum v rámci výzkumného programu Základní fyzika ve fyzice věd NASA, který je součástí úřadu pro biologický a fyzický výzkum agentury ve Washingtonu. Laboratoř pohonu NASA v Pasadeně v Kalifornii, divize Kalifornského technologického institutu v Pasadeně, spravuje program Fundamentální fyzika.
Původní zdroj: NASA News Release
