Кредит за изображение: НАСА / JPL
Изследователи от НАСА и MIT са охладили натриев газ до най-ниската температура, регистрирана някога - половин милиардна степен над абсолютната нула. Газът трябва да бъде затворен в магнитно поле; в противен случай ще се залепи за стените на контейнера и ще бъде невъзможно да се охлади. Изследователите са използвали подобна методология, довела до Нобеловата награда за физика през 2001 г. с откриването на Бозе-Айнщайн кондензатите (където молекулите се движат заедно по подреден начин при ниски температури).
Финансираните от НАСА изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT), Кеймбридж, Масачузетс, са охладили натриев газ до най-ниската температура, регистрирана някога, с половин милиардна степен над абсолютната нула. Тази абсолютна температура е точката, при която не е възможно по-нататъшно охлаждане.
Тази нова температура е шест пъти по-ниска от предишния рекорд и отбелязва първия път, когато е бил охладен газ под един нанокелвин (една милиарда от градус). При абсолютна нула (-273? Целзий или -460? Фаренгейт) всяко движение спира, с изключение на малки атомни вибрации, тъй като процесът на охлаждане извлича цялата енергия от частиците.
Подобрявайки методите за охлаждане, учените успяха да се доближат до абсолютната нула. „Да отидеш под един нанокелвин е като да пробягаш километър под четири минути за първи път“, казва д-р Волфганг Кеттерле, професор по физика в MIT и съ-лидер на изследователския екип.
„Свръх нискотемпературните газове могат да доведат до огромни подобрения в прецизните измервания, като позволяват по-добри атомни часовници и сензори за гравитация и въртене“, казва д-р Дейвид Е. Причард, професор по физика на MIT, пионер в атомната оптика, атомната интерферометрия и съвместно лидер на екипа.
През 1995 г. група в Университета на Колорадо, Боулдър, Колорада, и група MIT, ръководена от Кеттерле, охлажда атомните газове до под един микрокелвин (една милионна степен над абсолютната нула). По този начин те откриха нова форма на материята, кондензатът Бозе-Айнщайн, където частиците вървят в стъпка, вместо да се въртят независимо. Откритието бе признато с Нобеловата награда за физика за 2001 г., която Кетърле сподели с колегите си по Boulder Drs. Ерик Корнел и Карл Уиман.
След пробива през 1995 г. много групи рутинно достигат температури на нанокелвин; с три нанокелвина като най-ниска регистрирана температура. Новият рекорд, поставен от групата MIT, е 500 пикокелвина или шест пъти по-нисък.
При толкова ниски температури атомите не могат да се държат във физически контейнери, защото те ще се придържат към стените. Също така, никой известен контейнер не може да се охлади до такива температури. За да заобиколят този проблем, магнитите обграждат атомите, което държи газовия облак затворен, без да го докосва. За да достигнат рекордно ниските температури, изследователите измислиха нов начин за ограничаване на атомите, който те наричат „гравито-магнитен капан“. Магнитните полета действаха заедно с гравитационните сили, за да задържат атомите в капан.
Всички изследователи са свързани с отдела по физика MIT, изследователската лаборатория по електроника и MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, финансиран от Националната научна фондация. Кетърле, Лианхард и Притчард са съавтор на хартията за ниски температури, която трябва да се появи в броя на науката за 12 септември. НАСА, Националната научна фондация, Службата за военноморски изследвания и Службата за армейски изследвания финансираха изследванията.
Ketterle провежда изследвания по изследователската програма „Фундаментална физика в физическите науки“ на НАСА, част от Службата за биологични и физически изследвания на Агенцията, Вашингтон. Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА, Пасадена, Калифорния, подразделение на Калифорнийския технологичен институт, Пасадена, управлява програмата за фундаментална физика.
Оригинален източник: NASA News Release
