Chociaż zima często wydaje się najzimniejszym mrozem, temperatury mogą spaść znacznie niżej. To znaczy, dopóki nie osiągniesz absolutnego zera, informuje Sarah Kaplan z The Washington Post . Jest to moment, w którym cały ruch atomów tworzących obiekt przestaje się poruszać - chłód 0 Kelwinów lub -459, 67 Fahrenheita.
Naukowcy od dziesięcioleci próbują osiągnąć absolutne zero, co wydaje się niemożliwe do osiągnięcia. Ale ostatnio naukowcy z National Institutes of Standards (NIST) w Boulder w stanie Kolorado zbliżyli się bardziej niż kiedykolwiek wcześniej. Według komunikatu prasowego naukowcy uważają, że ich nowa technika może faktycznie pozwolić im osiągnąć ten legendarny punkt.
„Wyniki były całkowitym zaskoczeniem dla ekspertów w tej dziedzinie” - powiedział José Aumentado, współautor artykułu na temat techniki opublikowanego niedawno w czasopiśmie Nature w komunikacie prasowym. „To bardzo elegancki eksperyment, który z pewnością będzie miał duży wpływ”.
Chociaż naukowcy poprzednio doprowadzili poszczególne atomy do absolutnego zera, a nawet poniżej, to ostatnie badanie dokumentuje najzimniejszy złożony obiekt do tej pory. Szczegóły są dość techniczne, ale Kaplan wyjaśnia, że w procesie zwanym chłodzeniem pasm bocznych badacze wykorzystali lasery do oszronienia małego aluminiowego bębna o średnicy zaledwie 20 mikrometrów i grubości 100 nanometrów.
„To może wydawać się sprzeczne z intuicją” - pisze Kaplan. „[W] jesteśmy przyzwyczajeni do oświetlania rozgrzewających rzeczy, takich jak słońce - ale przy chłodzeniu wstęgi bocznej dokładnie skalibrowany kąt i częstotliwość światła pozwala fotonom wyłapywać energię z atomów podczas interakcji”.
Korzystając z tej metody, naukowcy wcześniej ograniczali ruch bębna do tak zwanego „stanu podstawowego” kwantowego, który stanowi zaledwie jedną trzecią kwantowej energii. Ale Teufel miał przeczucie, że może być zimniej. „Granicą tego, jak zimno możesz robić rzeczy, oświetlając je, było wąskie gardło, które powstrzymywało ludzi przed zimnem” - mówi Teufel Kaplan. „Pytanie brzmiało: czy jest to fundamentalne, czy rzeczywiście możemy się ochłodzić?”
Aluminiowy bęben w NIST (NIST) Chociaż lasery ochłodziły obiekt, pewien hałas w laserach zapewniał niewielkie „kopnięcia” ciepła, wyjaśnia Teufel w komunikacie prasowym. Więc Teufel i jego koledzy „ścisnęli” światło, podsuwając maleńkie pakiety energii w laserze jeszcze mocniej, aby schłodzić bęben bez dodawania energii z powrotem do systemu. To pozwoliło im na schłodzenie bębna do jednej piątej kwantowej i wierzą, że przy dalszych udoskonaleniach ten system może umożliwić im schłodzenie bębna do zera absolutnego.
Takie ekstremalne chłodzenie to nie tylko sztuczka w salonie: ma również zastosowania w świecie rzeczywistym. „Im zimniej można dostać bęben, tym lepiej dla każdego zastosowania”, mówi Teufel w komunikacie prasowym. „Czujniki stałyby się bardziej czułe. Możesz przechowywać informacje dłużej. Jeśli używałbyś go w komputerze kwantowym, wtedy obliczałbyś bez zniekształceń i faktycznie uzyskałbyś odpowiedź, jakiej chcesz. ”
Chłodzenie bębna może również pomóc naukowcom w bezpośrednim obserwowaniu niektórych tajemnic mechaniki kwantowej. „Myślę, że jesteśmy w niezwykle ekscytującym czasie, w którym dostępna technologia zapewnia nam dostęp do rzeczy, o których ludzie mówili jako eksperymenty myślowe od dziesięcioleci”, mówi Teufel Ian Johnston z The Independent . „Właśnie teraz ekscytujące jest to, że możemy wejść do laboratorium i obserwować te efekty kwantowe.”
Teufel mówi Johnstonowi, że schłodzenie bębna do zera absolutnego, w którym pozostaje tylko energia kwantowa, pozwoliłoby naukowcom obserwować niektóre dziwniejsze aspekty teorii kwantowej. Na przykład bęben, jeśli byłby powiększony, mógłby zostać użyty do teleportacji widocznych obiektów. Badania mogą również pomóc naukowcom w wypełnieniu luki w zrozumieniu między punktem, w którym fizyka kwantowa, która rządzi bardzo małymi cząsteczkami, wydaje się przestać działać, a fizyka bardziej klasyczna, rządząca dużymi obiektami, takimi jak gwiazdy i planety, zaczyna przejmować kontrolę.
