Досягнуто найнижчої температури з будь-коли зареєстрованих

Фізики в Німеччині отримали найнижчу з будь-коли зареєстрованих температур: 38 трильйонних часток градуса вище абсолютного нуля. Експеримент полягав у тому, щоб створити квантовий газ і включити і вимкнути магнітне поле, щоб його атоми майже повністю зупинилися.

Абсолютний нуль, вимірений як -273,15 ° C, є найнижчою температурою з можливих за термодинамічною шкалою. Він представляє точку, в якій немає руху атомів або тепла взагалі. Однак для вчених неможливо коли-небудь досягти цієї позначки, оскільки ми ніколи не зможемо видалити всю кінетичну енергію з атомів в системі.

Але вчені постійно підходять до цього досить близько - кілька років тому команда дослідників Гарварду вивчала найхолоднішу хімічну реакцію при температурі 500 нанокельвінів, або 500 мільйонних часток градуса вище абсолютного нуля. А на борту Міжнародної космічної станції провели експерименти при температурі всього 100 нанокельвінів.

Але ці температури високі порівняно з результатами нового дослідження. Німецька команда зафіксувала ефективну температуру всього в 38 пікокельвінів, або 38 трильйонних часток градуса вище абсолютного нуля.

Для цього дослідники почали з хмари зі 100 000 атомів рубідію, захоплених магнітним полем у вакуумній камері. Потім вони охолодили його, щоб сформувати квантовий газ, званий конденсатом Бозе-Ейнштейна (БЕК), в якому атоми починають діяти по суті як один великий атом, дозволяючи дивним квантовим ефектам стати видимими в макрорівні.

Однак при двох мільярдних градусах вище абсолютного нуля це було недостатньо. Тому вчені провели експеримент в дослідницькому центрі Bremen Drop Tower, скинувши пастку з БЕК з висоти 120 метрів. Під час вільного падіння вчені неодноразово вимикали і вмикали магнітне поле, що містить газ.

Коли магнітне поле вимкнене, газ починає розширюватися, а коли воно знову вмикається, газ знову змушений стискатися. Це перемикання уповільнює розширення газу майже до повної зупинки, а зменшення цієї молекулярної швидкості ефективно знижує температуру.

Хоча під час експерименту вдалося досягти цієї рекордної температури тільки протягом двох секунд, моделювання показало, що її можна підтримувати до 17 секунд в умовах невагомості, наприклад, на борту супутника або МКС.

Дослідження було опубліковано в журналі Physical Review Letters.