Mis juhtub, kui aatomid saavad tõesti väga külmaks? Teadlased teavad, et absoluutsele nullile lähenedes need aeglustuvad, kuid Maa kentsakas gravitatsiooniline tõmbejõud muudab raskeks jälgida, mis juhtub, kui nad jõuavad äärmuslikule madalamale. Kuid tule august, see muutub, kui NASA loob teadaolevas universumis kõige külmema koha.
See jahe kliima asub pisikeses laboris, umbes poole külmkapist. Seda nimetatakse Cold Atomi laboriks ja see saadetakse SpaceXi raketi kaudu rahvusvahelisse kosmosejaama, vahendab SNAPPA Science. Toas jahutatakse aatomid miljardi kraadini üle absoluutse nulli (459, 67 ° F), ütles NASA - 100 miljonit korda külmem kui kosmose sügavaimad osad.
Kui pelgalt nende temperatuuride mainimine paneb teid värisema, ärge muretsege. Katsed lubavad saada päris põnevaid tulemusi. Labor jahutab aatomeid lootuses, et neist saavad Bose-Einsteini kondensaadid - funky mateeriavorm, mille teadlased alles hiljuti avastasid.
Selle veidra nähtuse mõistmiseks aitab meeles pidada, et kui teadlased räägivad temperatuuridest, viitavad nad tegelikult aatomite kiirele liikumisele. Rohkem erutatud aatomeid lähevad kiiremini ja neil on kõrgemad temperatuurid, ja vastupidi. Kõige külmemaid ja aeglasemaid aatomeid, mis eales saada võib, tuntakse kui absoluutset nulli, mis eeldaks hüpoteetiliselt lõpmatus koguses tööd ja on seetõttu füüsiliselt võimatu. Kuid teadlased pääsevad sellest kummalisest olekust kõrgemale.
Siis lähevad asjad veidraks. Äärmiselt külmad aatomid kaotavad oma tavalised füüsikalised omadused ja hakkavad käituma pigem lainete kui osakeste moodi. 2001. aastal võitis grupp füüsikuid Nobeli preemia selle seisundi saavutamise eest, mida tuntakse Bose-Einsteini kondensaadi nime all.
Laureaat Eric Allin Cornell ütleb Sigma Pi Sigma ajakirjale Rachel Kaufman, et „asjade külmemaks muutudes kipub [aatomite] kvantmehaaniline olemus rohkem väljenduma. Nad muutuvad lainetavamaks ja lainetavamaks ning vähem sarnasteks osakesteks. Ühe aatomi lained kattuvad teise aatomiga ja moodustavad hiiglasliku superlaine, nagu hiiglane Reagan-esque pompadour. ”NASA kirjeldab seda aatomiridadena, mis„ liiguvad üksteisega kooskõlas, justkui sõidaksid liikuva kangaga ”.
Kui see tundub raskesti ette kujutatav, ärge muretsege: füüsikutel on raske seda näha, kui see on otse nende näo ees. Süüdi on Maa gravitatsiooniline tõmme. Gravitatsioon paneb aatomeid taanduma Maa poole, seega saab olekut saavutada vaid sekundi murdosa jooksul. Kuid kosmoses loodetakse, et raskusjõu puudumine laseb Bose-Einsteini kondensaatidel oma asja natuke kauem teha, pannes need kuni paar sekundit ringi rippuma.
Võimalusega näha kondensaati pikema aja vältel loodavad teadlased, et nad saavad uurida, kuidas see töötab - ja kuna gravitatsioon ei mängi, saavad nad võrrelda oma katseid Maa baasil tehtud katsetega ja ekstrapoleerida teavet kuidas gravitatsioon mõjutab aatomeid. NASA väitel võiksid eksperimendid anda läbimurde kõikjal alates kvantarvutusest kuni tumeda mateeriani. Kui teadlased on mateeria põhilistest omadustest paremini aru saanud, saavad nad neid teadmisi kasutada näiteks energia efektiivsemaks ülekandmiseks või täpsemate aatomkellade loomiseks.
Kosmoses peavad juba olema kohad, mis on sama külmad kui NASA väike jääkast, eks? Vale. Smithsoniani Tom Schachtman märgib, et kuu on vaid nullist 378 ° F ja isegi kõige värisevama ruumi kõige ulatuslikum ulatus on nullist 455 ° F. Tulge august, astronaudid võivad soovida, et nad oleksid parki pakkinud, kuid praegu on universumi kõige külmem koht siin Maa peal laborites, kus teadlased teevad lühiajalisi katseid aeglaste, külmade aatomitega.
