https://frosthead.com

Teadlased teevad Maa külmema objekti

Kuigi talv tundub sageli kõige külmem külm, võib temperatuur langeda palju madalamale. See tähendab, kuni saavutate absoluutse nulli, teatab Sarah Kaplan The Washington Postis . See on punkt, kus kogu objekti moodustavate aatomite liikumine lakkab liikumast - jahutav 0 Kelvini või -459, 67 Fahrenheiti.

Teadlased on aastakümneid püüdnud saavutada absoluutset nulli, mida arvatakse olevat võimatu saavutada. Kuid hiljuti jõudsid Colorados Boulderis asuvate Riiklike Standardiinstituutide (NIST) teadlased lähemale, kui teadlastel kunagi on. Pressiteate kohaselt usuvad teadlased, et nende uus tehnika võib tegelikult võimaldada neil jõuda sellesse muinasjutupunkti.

"Tulemused olid selle ala asjatundjatele täielik üllatus, " ütleb ajakirjas Nature hiljuti avaldatud pressiteates tehnikateemalise paberi kaasautor José Aumentado. "See on väga elegantne eksperiment, millel on kindlasti palju mõju."

Kuigi teadlased on varem viinud üksikute aatomite absoluutse nullini ja isegi madalamale, dokumenteerib see viimane uuring seni kõige külmema keeruka objekti. Üksikasjad on üsna tehnilised, kuid Kaplan selgitas, et külgriba jahutamiseks nimetatud protsessis kasutasid teadlased laseriga külmumist pisikesest alumiiniumtrumlist, mille läbimõõt oli kõigest 20 mikromeetrit ja paksus 100 nanomeetrit.

"See võib tunduda vastuoluline, " kirjutab Kaplan. "[W] on harjunud soojendama asju, näiteks päikest, kuid külgriba jahutamisel võimaldavad hoolikalt kalibreeritud valguse nurk ja sagedus footonitel hajutada aatomitest energiat, kui nad omavahel suhelda saavad."

Seda meetodit kasutades olid teadlased varem vähendanud trumli liikumist nn kvant "põhiseisundiks" - mis moodustab vaid ühe kolmandiku energia kvantist. Teufelil oli aga see, et see võib külmemaks minna. "See, kui külmaks saate asju teha, kui neile silma paista, oli kitsaskoht, mis hoidis inimesi üha külmemaks muutumas, " räägib Teufel Kaplanile. "Küsimus oli, kas see on põhiline või kas me võiksime tegelikult külmemaks minna?"

Külm trumm NIST-i alumiiniumtrummel (NIST)

Ehkki laserid jahutasid objekti, andsid mõned müra laserites pisikesed kuumuse "löögid", selgitas Teufel pressiteates. Nii "pigistasid Teufel ja tema kolleegid valgust, vooderdades laseris olevad pisikesed energiapakid veelgi tihedamalt, et trumli jahutada, ilma et see süsteemi tagasi süsteemi lisaks. See võimaldas neil trummi jahutada kvantimendini viiendikuni ja nad usuvad, et edasiste täiustuste korral võib see süsteem võimaldada neil trummi jahutada absoluutse nullini.

Selline äärmuslik jahutamine pole pelgalt tavaline trikk: sellel on ka reaalse maailma rakendused. “Mida külmem on trummel, seda parem on see ükskõik millise rakenduse jaoks, ” ütleb Teufel pressiteates. “Andurid muutuvad tundlikumaks. Te saate teavet kauem säilitada. Kui kasutaksite seda kvantarvutis, siis arvutaksite ilma moonutusteta ja saaksite tegelikult soovitud vastuse. ”

Trumli jahutamine aitaks teadlastel ka kvantmehaanika mõningaid saladusi esimesest küljest jälgida. "Ma arvan, et oleme praegu väga põneval ajal, kus see meie käsutuses olev tehnoloogia annab meile juurdepääsu asjadele, millest inimesed on juba aastakümneid rääkinud mõtteeksperimentidena, " räägib Teufel Ian Johnstonile The Independent'is . "Just nüüd, mis on põnev, saame minna laborisse ja olla nende kvantmõjude tunnistajaks."

Teufel ütleb Johnstonile, et trumli jahutamine absoluutse nullini, milles jääb alles ainult kvantenergia, võimaldaks teadlastel jälgida kvantteooria mõnda veidramat aspekti. Näiteks trumli saab mõõtmete korral kasutada nähtavate objektide teleportimiseks. Uurimistöö võiks aidata teadlastel ka ületada arusaamise lõhet punkti vahel, kus kvantfüüsika, mis juhib väga väikesi osakesi, näib töötamast ja klassikaline füüsika, mis juhib suuri objekte, näiteks tähti ja planeete, hakkab üle võtma.

Teadlased teevad Maa külmema objekti