Mitä tapahtuu, kun atomit saavat todella, todella kylmiksi? Tutkijat tietävät, että ne hidastuvat lähestyessään absoluuttista nollaa, mutta maapallon kiusallisen painovoiman vetämisen vuoksi on vaikea tarkkailla, mitä tapahtuu, kun he osuvat äärimmäisiin alamäkiin. Mutta tule elokuu, se muuttuu, kun NASA luo kylmäimmän paikan tunnetussa maailmankaikkeudessa.
Tuo kylmä ilmasto sijaitsee pienessä laboratoriossa, joka on noin puolet jääkaapin koosta. Sitä kutsutaan kylmän atomin laboratorioksi, ja se lähetetään kansainväliselle avaruusasemalle SpaceX-raketin välityksellä, raportoi SNAPPA Science. Sisällä atomit jäähdytetään miljardiin asteeseen absoluuttisen nollan (459, 67 ° F) yläpuolelle. NASA sanoo - 100 miljoonaa kertaa kylmempi kuin avaruuden syvimmät osat.
Jos pelkkä maininta näistä lämpötiloista asettaa sinut värisemään, älä huoli. Kokeiluilla lupaavat olevan melko kiehtovia tuloksia. Laboratorio jäähdyttää atomeja siinä toivossa, että niistä tulee Bose-Einsteinin kondensaatteja, funky-ainemuoto, jonka tutkijat löysivät vasta äskettäin.
Tämän outon ilmiön ymmärtämiseksi auttaa muistamaan, että kun tutkijat puhuvat lämpötiloista, he viittaavat todella siihen, kuinka nopeasti atomit liikkuvat. Lisää innostuneita atomeja kulkee nopeammin ja niiden lämpötilat ovat korkeammat, ja päinvastoin. Kylmimmät ja hitaimmat atomit, jotka koskaan ovat voineet saada, tunnetaan nimellä "absoluuttinen nolla", mikä merkitsisi hypoteettisesti ääretöntä määrää työtä ja on siten fyysisesti mahdotonta saavuttaa. Mutta tutkijat voivat päästä vain hiuksiin tuon outon tilan yläpuolelle.
Silloin asiat muuttuvat outoiksi. Äärimmäisen kylmät atomit menettävät normaalit fysikaaliset ominaisuutensa ja alkavat käyttäytyä enemmän kuin aallot kuin hiukkaset. Vuonna 2001 ryhmä fyysikkoja voitti Nobel-palkinnon lopullisesta saavuttamisesta kyseiseen tilaan, joka tunnetaan nimellä Bose-Einstein-kondensaatti.
Palkinnon saaja Eric Allin Cornell sanoo Sigma Pi Sigman Rachel Kaufmanille, että ”asioiden käydessä kylmemmäksi [atomien] kvanttimekaaninen luonne pyrkii entistä selvemmäksi. Ne tulevat aallommiksi ja aallommiksi ja vähemmän kuin hiukkaset. Yhden atomin aallot menevät päällekkäin toisen atomin kanssa ja muodostavat jättiläisen superaallon, kuten jättiläinen, Reagan-esque pompadour. ”NASA kuvaa sitä atomiriviksi, jotka“ liikkuvat yhdessä toistensa kanssa ikään kuin he ajaisivat liikkuvaa kangasta ”.
Jos tämä kuulostaa vaikealta kuviteltavalta, älä huoli: Fyysikoilla on vaikea nähdä sitä, kun se on heidän kasvonsa edessä. Maan vetovoima on syyllinen. Painovoima saa atomit haluamaan pudota kohti maata, joten tila voidaan saavuttaa vain murto-sekunnin ajan. Mutta avaruudessa on toivottavaa, että painovoiman puute antaa Bose-Einsteinin kondensaattien tehdä tehtävänsä vähän kauemmin, jolloin ne roikkuvat muutamassa sekunnissa.
Koska kyky nähdä kondensaatti pidemmän aikaa, tutkijat toivovat pystyvänsä tutkimaan miten se toimii - ja koska painovoima ei ole pelissä, he voivat verrata kokeilujaan maapallon perusteella ja ekstrapoloida tietoa kuinka painovoima vaikuttaa atomiin. NASA: n mukaan kokeilut saattoivat tuottaa läpimurtoja kaikkeen kvanttilaskennasta tummaan aineeseen. Kun tutkijat ymmärtävät paremmin aineen perusominaisuudet, he voivat käyttää tätä tietoa tehdäkseen esimerkiksi siirtää energiaa tehokkaammin tai luoda tarkempia atomikelloja.
Avaruudessa on jo oltava paikkoja, jotka ovat yhtä kylmiä kuin NASAn pieni jäälaatikko, eikö niin? Väärä. Smithsonianin Tom Schachtman toteaa, että kuu on vain 378 ° F nollan alapuolella, ja jopa kaikkein kaikkein värisevän tilan ulottuvuus on 455 ° F nollan alapuolella. Tulee elokuu, astronautit saattavat toivoa, että he olisivat pakattu parka - mutta maailmankaikkeuden kylmäin paikka on täällä maan päällä laboratorioissa, joissa tutkijat tekevät lyhytaikaisia kokeitaan hitailla, kylmillä atomeilla.
