Изображение предоставлено NASA / JPL.
Исследователи из НАСА и Массачусетского технологического института охладили газообразный натрий до самой низкой из когда-либо зарегистрированных температур - на полмиллиардного градуса выше абсолютного нуля. Газ нужно было ограничить магнитным полем; в противном случае он будет прилипать к стенкам контейнера и будет невозможно остыть. Исследователи использовали аналогичную методологию, которая привела к Нобелевской премии по физике в 2001 году с открытием конденсатов Бозе-Эйнштейна (где молекулы движутся вместе упорядоченным образом при низких температурах).
Исследователи, финансируемые НАСА из Массачусетского технологического института (MIT), Кембридж, штат Массачусетс, охладили газообразный натрий до самой низкой из когда-либо зарегистрированных температур, на полмиллиардного градуса выше абсолютного нуля. Эта абсолютная температура является точкой, где дальнейшее охлаждение невозможно.
Эта новая температура в шесть раз ниже, чем предыдущая запись, и это первый раз, когда газ охлаждается ниже одного нанокельвина (одна миллиардная часть градуса). При абсолютном нуле (-273 ° С или -460 ° по Фаренгейту) все движение прекращается, за исключением крошечных атомных колебаний, поскольку процесс охлаждения извлекает всю энергию из частиц.
Совершенствуя методы охлаждения, ученым удалось приблизиться к абсолютному нулю. «Пойти ниже одного нанокельвина - это все равно, что пробежать милю ниже четырех минут», - сказал доктор Вольфганг Кеттерле, профессор физики в MIT и один из руководителей исследовательской группы.
«Сверхнизкотемпературные газы могут привести к значительному улучшению точных измерений, предоставляя лучшие атомные часы и датчики силы тяжести и вращения», - сказал д-р Дэвид Э. Притчард, профессор физики Массачусетского технологического института, пионер в атомной оптике, атомной интерферометрии и совместной работе. лидер команды.
В 1995 году группа из Университета Колорадо, Боулдер, штат Колорадо, и группа из Массачусетского технологического института, возглавляемая Кеттерле, охладили атомарные газы до уровня ниже одного микрокельвина (одна миллионная степень выше абсолютного нуля). При этом они обнаружили новую форму материи, конденсат Бозе-Эйнштейна, где частицы движутся в шаге вместо того, чтобы колебаться вокруг независимо. Это открытие было признано Нобелевской премией по физике 2001 года, которую Кеттерл поделился со своими коллегами из Боулдера, доктором наук. Эрик Корнелл и Карл Виман.
После прорыва 1995 года многие группы обычно достигли температуры нанокельвина; с тремя нанокельвинами в качестве самой низкой зарегистрированной температуры. Новый рекорд, установленный группой MIT, составляет 500 пикокельвин или в шесть раз ниже.
При таких низких температурах атомы нельзя хранить в физических контейнерах, потому что они будут прилипать к стенкам. Кроме того, ни один известный контейнер не может быть охлажден до таких температур. Чтобы обойти эту проблему, магниты окружают атомы, которые удерживают газообразное облако, не касаясь его. Чтобы достичь рекордно низких температур, исследователи изобрели новый способ ограничения атомов, который они называют «гравитомагнитной ловушкой». Магнитные поля действовали вместе с гравитационными силами, удерживая атомы в ловушке.
Все исследователи связаны с физическим отделом Массачусетского технологического института, Научно-исследовательской лабораторией электроники и Гарвардским центром ультрахолодных атомов Массачусетского технологического института, финансируемых Национальным научным фондом. Кеттерле, Линхардт и Причард являются соавторами низкотемпературной бумаги, которая должна появиться в выпуске Science 12 сентября. Исследование финансировалось НАСА, Национальным научным фондом, Управлением военно-морских исследований и Исследовательским отделом армии.
Кеттерл проводит исследования в рамках исследовательской программы НАСА «Фундаментальная физика в физических науках», входящей в состав Агентства по биологическим и физическим исследованиям в Вашингтоне. Лаборатория реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния, подразделение Калифорнийского технологического института, Пасадена, руководит программой фундаментальной физики.
Первоисточник: пресс-релиз НАСА
