Достигнута самая низкая температура из когда-либо зарегистрированных
Абсолютный ноль, измеренный как -273,15 ° C, является самой низкой температурой из возможных по термодинамической шкале
Физики в Германии получили самую низкую из когда-либо зарегистрированных температур: 38 триллионных долей градуса выше абсолютного нуля. Эксперимент заключался в том, чтобы создать квантовый газ и включить и выключить магнитное поле, чтобы его атомы почти полностью остановились.
Абсолютный ноль, измеренный как -273,15 ° C, является самой низкой температурой из возможных по термодинамической шкале. Он представляет точку, в которой нет движения атомов или тепла вообще. Однако для ученых невозможно когда-либо достичь этой отметки, поскольку мы никогда не сможем удалить всю кинетическую энергию из атомов в системе.
Но ученые постоянно подходят к этому довольно близко — несколько лет назад команда исследователей Гарварда изучала самую холодную химическую реакцию при температуре 500 нанокельвинов, или 500 миллионных долей градуса выше абсолютного нуля. А на борту Международной космической станции провели эксперименты при температуре всего 100 нанокельвинов.
Но эти температуры высоки по сравнению с результатами нового исследования. Немецкая команда зафиксировала эффективную температуру всего в 38 пикокельвинов, или 38 триллионных долей градуса выше абсолютного нуля.
Для этого исследователи начали с облака из 100 000 атомов рубидия, захваченных магнитным полем в вакуумной камере. Затем они охладили его, чтобы сформировать квантовый газ, называемый конденсатом Бозе-Эйнштейна (БЭК), в котором атомы начинают действовать по существу как один большой атом, позволяя странным квантовым эффектам стать видимыми в макроуровне.
Однако при двух миллиардных градусах выше абсолютного нуля это было недостаточно. Поэтому ученые провели эксперимент в исследовательском центре Bremen Drop Tower, сбросив ловушку с БЭК с высоты 120 метров. Во время свободного падения ученые неоднократно выключали и включали магнитное поле, содержащее газ.
Когда магнитное поле выключено, газ начинает расширяться, а когда оно снова включается, газ снова вынужден сжиматься. Это переключение замедляет расширение газа почти до полной остановки, а уменьшение этой молекулярной скорости эффективно снижает температуру.
Хотя в ходе эксперимента удалось достичь этой рекордной температуры только в течение двух секунд, моделирование показало, что ее можно поддерживать до 17 секунд в условиях невесомости, например, на борту спутника или МКС.
Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.