به گزارش ایسنا، فیزیک دانان دانشگاه" برمن" در آلمان به سردترین دمایی که تاکنون ثبت شده است، رسیدند که دمای فوق العاده پایین ۳۸ تریلیونیوم درجه بالاتر از صفر مطلق است. آنها این کار را بعنوان بخشی از یک آزمایش شامل رها کردن یک گاز کوانتومی و کند کردن حرکت آن با آهن رباها انجام دادند.
صفر مطلق بعنوان منفی ۲۷۳.۱۵ درجه سانتیگراد( منفی ۴۵۹.۶۷ درجه فارنهایت) در نظر گرفته می شود و سردترین دمای ممکن در مقیاس ترمودینامیکی است. برای اینکه جسمی به این دما برسد، باید حرکت اتمی یا انرژی جنبشی اتم های آن صفر باشد و این برای دانشمندان غیرممکن است که به صفر مطلق برسند. با این حال، آزمایش هایی مانند" آزمایش اتم سرد" که در ایستگاه فضایی بین المللی انجام شد، به دمای ۱۰۰ نانو کلوین یا ۱۰۰ میلیونیم درجه بالای صفر مطلق رسیده است.
تیم تحقیقاتی دانشگاه" برمن" با ثبت دمای ۳۸ پیکو کلوین یا ۳۸ تریلیونیم درجه بالای صفر مطلق در طول آزمایشات خود، همه رکوردهای قبلی را شکستند. در بیانیه مطبوعاتی این تیم تحقیقاتی آمده است که هنگام تحقیق در خصوص ویژگی های موج اتم ها، یکی از سردترین دماهای جهان برای چند ثانیه در مرکز فناوری کاربردی و ریز گرانش فضایی( ZARM) در دانشگاه" برمن" ایجاد شد.
این تیم برای آزمایشات خود یک ابر گازی متشکل از ۱۰۰ هزار اتم روبیدیوم را در یک میدان مغناطیسی در یک محفظه خلاء به دام انداخت. این ابر گازی سپس به قدری خنک شد تا تبدیل به یک گاز کوانتومی به نام" چگالش بوز- اینشتین"( BEC) شود. از آنجایی که گازهای کوانتومی به صورت یکنواخت عمل می کنند، گویی یک اتم بزرگ هستند و دانشمندان از آنها در آزمایش هایی استفاده می کنند که اثرات کوانتومی غیرمعمول را در مقیاس کلان مشاهده کنند و بتوانند دانش خود را در خصوص مکانیک کوانتومی گسترش دهند.
" چگالش بوز–اینشتین"( Bose–Einstein condensate) پنجمین و جدیدترین حالت ماده است. این حالت، حالتی از ماده است که در آن یک گازِ رقیقِ( بوزون) را تا دمای بسیار پائین و در دمای منفی ۲۷۳.۱۴ درجه سانتی گراد ( بسیار نزدیک به صفر مطلق) سرد می کنند. در اثر دمای بسیار پائین در این گذار فاز، بخش بسیار بزرگی از بوزون ها کم ترین حالت کوانتومی را اشغال می کنند و در آن نقطه پدیده کوانتومیِ ماکروسکوپی آشکار می شود. بوزون های سرد در هم فرو میروند و ابَرذره هایی که رفتاری بیشتر شبیه یک ریزموج دارد تا ذره های معمولی شکل می گیرد. ماده چگال شده بوز–اینشتین شکننده و سرعت عبور نور در آن بسیار کم است.
پژوهشگران به خاطر رسیدن به دمای مورد نظر ، چگالش بوز- اینشتین را در مرکز تحقیقاتی" Drop Tower" رها کردند. در حالیکه آن ها این گاز را ۱۲۰ متر در این برج به پائین انداختند، همچنین میدان مغناطیسی حاوی گاز را چندین بار روشن و خاموش کردند. زمانی که این میدان مغناطیسی خاموش می شد، گاز شروع به منبسط شدن میکرد و زمانی که دوباره روشن می شد، در حالت انقباض قرار می گرفت. این خاموش و روشن کردن موجب کند شدن انبساط گاز به حالت کامل می شود و به دلیل کاهش سرعت مولکولی، دمای آن را تا حد زیادی کاهش می دهد.
محققان تنها توانستند این دمای رکوردشکن را به مدت ۲ ثانیه حفظ کنند، هرچند شبیه سازی هایی را انجام دادند که نشان می داد میتوان آنرا تقریباً ۱۷ ثانیه در محیطی بدون گرانش مانند ایستگاه فضایی بین المللی حفظ کرد.
دانشمندان در فضا میتوانند اتم ها را با استفاده از نیروهای بسیار ضعیف تری محدود کنند، زیرا لازم نیست با اثرات گرانش مقابله کنند. این بدان معناست که ممکن است تحقیقات بیشتری در" آزمایشگاه اتم سرد" ایستگاه فضایی بین المللی انجام شود، جایی که ستاره شناسان سال گذشته از ایجاد" حالت پنجم ماده" طی آزمایشات BEC خبر دادند.
آزمایشگاه اتم سرد در سال ۲۰۱۸ توسط موشک شرکت" اسپیس ایکس" به فضا منتقل شد و از آن زمان برای مشاهده پدیده های کوانتومی که در زمین غیرقابل تشخیص است، مورد استفاده قرار می گیرد.
- 15
- 5
