Физики в Германии установили самую низкую из когда-либо зарегистрированных температур - 38 триллионных долей градуса выше абсолютного нуля. Странный эксперимент заключался в том, чтобы сбросить квантовый газ и включить и выключить магнитное поле, чтобы его атомы почти полностью остановились.
Абсолютный ноль, измеряемый как -273,15°C (-459.67°F), - это самая низкая из возможных температур по термодинамической шкале, представляющая точку, в которой вообще нет атомного движения или тепла. 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 Гарварда изучала самую холодную химическую реакцию при температуре 500 нанокельвинов, или 500 миллионных долей градуса выше абсолютного нуля. А с помощью научно-экспериментального прибора Cold Atom Laboratory на борту Международной космической станции были проведены эксперименты при температуре всего 100 нанокельвинов.
Но эти температуры ничто по сравнению с результатами нового исследования. Немецкая команда зафиксировала эффективную температуру всего 38 пикокельвинов, или 38 триллионных долей градуса выше абсолютного нуля.
Для этого исследователи начали с облака из 100 000 атомов рубидия, находящихся в ловушке магнитного поля в вакуумной камере. Затем они охладили его, чтобы сформировать квантовый газ, называемый конденсатом Бозе-Эйнштейна, где атомы начинают действовать по существу как один большой атом, позволяя странным квантовым эффектам стать видимыми в макроуровне.
Однако при двух миллиардных градуса выше абсолютного нуля это было недостаточно холодно. Команда провела эксперимент на высотной башне Drop Tower исследовательского центра в Бременском университете, сбросив ловушку конденсата Бозе-Эйнштейна с высоты 120 м. Во время свободного падения команда неоднократно выключала и включала магнитное поле, сдерживая 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.
Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Источник: New Atlas / University of Bremen, Nature
