Co się stanie, gdy atomy naprawdę się ochłodzą? Naukowcy wiedzą, że zwalniają, gdy zbliżają się do zera absolutnego, ale nieznośne przyciąganie grawitacyjne Ziemi utrudnia zaobserwowanie, co się stanie, gdy osiągną ekstremalne niskie wartości. Ale nadejdzie sierpień, to się zmieni, kiedy NASA stworzy najzimniejsze miejsce w znanym wszechświecie.
Ten chłodny klimat będzie znajdować się w maleńkim laboratorium o wielkości mniej więcej połowy lodówki. Nazywa się to Cold Atom Laboratory i zostanie wysłany do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej za pośrednictwem rakiety SpaceX, informuje SNAPPA Science. Wewnątrz atomy będą chłodzone do miliardowych stopni powyżej absolutnego zera (459, 67 ° F), mówi NASA - 100 milionów razy zimniejsze niż najgłębsze części kosmosu.
Jeśli sama wzmianka o tych temperaturach wywołuje dreszcze, nie martw się. Eksperymenty mogą przynieść całkiem intrygujące wyniki. Laboratorium schłodzi atomy w nadziei, że staną się kondensatami Bosego-Einsteina, funkową formą materii, którą naukowcy odkryli dopiero niedawno.
Aby zrozumieć to dziwne zjawisko, warto pamiętać, że kiedy naukowcy mówią o temperaturach, naprawdę odnoszą się do tego, jak szybko poruszają się atomy. Więcej podekscytowanych atomów idzie szybciej i ma wyższe temperatury i na odwrót. Najzimniejsze i najwolniejsze atomy, jakie kiedykolwiek mogły się dostać, znane są jako „zero absolutne”, co hipotetycznie wymagałoby nieskończonej ilości pracy i dlatego jest fizycznie niemożliwe do osiągnięcia. Ale naukowcy mogą dostać się tylko do włosów powyżej tego dziwnego stanu.
Wtedy rzeczy stają się dziwne. Ultra zimne atomy tracą swoje normalne właściwości fizyczne i zaczynają zachowywać się bardziej jak fale niż cząsteczki. W 2001 r. Grupa fizyków zdobyła Nagrodę Nobla za osiągnięcie tego stanu, znanego jako kondensat Bosego-Einsteina.
Laureat, Eric Allin Cornell, mówi Rachel Kaufman, Sigmie Pi Sigma, że „gdy robi się zimno, mechanika kwantowa [atomów] staje się coraz bardziej wyraźna. Robią się coraz bardziej falujące i mniej podobne do cząstek. Fale jednego atomu pokrywają się z innym atomem i tworzą gigantyczną falę, jak gigantyczny pompadour w stylu Reagana. ”NASA opisuje to jako rzędy atomów, które„ poruszają się razem, jakby jechały na ruchomym materiale ”.
Jeśli wydaje się to trudne do wyobrażenia, nie martw się: fizycy mają trudności z dostrzeżeniem tego, gdy znajduje się tuż przed ich twarzami. Winna jest siła przyciągania ziemskiego. Grawitacja powoduje, że atomy chcą spaść w kierunku Ziemi, więc stan ten można osiągnąć tylko przez ułamek sekundy. Ale w kosmosie ma się nadzieję, że brak grawitacji pozwoli kondensatom Bosego-Einsteina zrobić coś jeszcze dłużej, co spowoduje, że zatrzymają się na kilka sekund.
Dzięki możliwości zobaczenia kondensatu przez dłuższy czas badacze mają nadzieję, że będą w stanie zbadać, jak on działa - a ponieważ grawitacja nie będzie w grze, mogą porównać swoje eksperymenty z eksperymentami opartymi na Ziemi i ekstrapolować informacje o wpływie grawitacji na atomy. Według NASA eksperymenty mogą przynieść przełom we wszystkim, od obliczeń kwantowych po ciemną materię. Gdy naukowcy lepiej zrozumieją podstawowe właściwości materii, mogą wykorzystać tę wiedzę do wydajniejszego przesyłania energii lub do tworzenia dokładniejszych zegarów atomowych.
Kosmos musi już mieć miejsca tak zimne jak mała skrzynia lodowa NASA, prawda? Źle. Tom Schachtman z Smithsonian zauważa, że księżyc ma zaledwie 378 ° F poniżej zera, a nawet najdalszy zasięg drżącej przestrzeni to niska 455 ° F poniżej zera. W sierpniu astronauci mogą żałować, że nie spakowali parki - ale na razie najzimniejsze miejsce we wszechświecie znajduje się tutaj na Ziemi w laboratoriach, w których naukowcy przeprowadzają krótkotrwałe eksperymenty z powolnymi, zimnymi atomami.
