حقوق الصورة: NASA / JPL
قام باحثون من وكالة ناسا ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتبريد غاز الصوديوم إلى أدنى درجة حرارة سجلت على الإطلاق - نصف مليار درجة فوق الصفر المطلق. يحتاج الغاز إلى أن يكون محصوراً في مجال مغناطيسي ؛ وإلا فإنها ستلتصق بجدران الحاوية وسيكون من المستحيل تبريدها. استخدم الباحثون منهجية مماثلة أدت إلى جائزة نوبل للفيزياء في عام 2001 مع اكتشاف مكثفات Bose-Einstein (حيث تتحرك الجزيئات معًا بطريقة منظمة عند درجات حرارة منخفضة).
قام باحثون تمولهم وكالة ناسا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ، كامبريدج ، ماساتشوستس ، بتبريد غاز الصوديوم إلى أدنى درجة حرارة مسجلة على الإطلاق ، ونصف مليار درجة فوق الصفر المطلق. هذه درجة الحرارة المطلقة هي النقطة ، حيث لا يمكن مزيد من التبريد.
درجة الحرارة الجديدة هذه أقل بست مرات من الرقم القياسي السابق ، وهي المرة الأولى التي يتم فيها تبريد الغاز إلى أقل من نانوكلفن (مليار من الدرجة). عند الصفر المطلق (-273 درجة مئوية أو -460 فهرنهايت) ، تتوقف كل الحركة ، باستثناء الاهتزازات الذرية الدقيقة ، حيث أن عملية التبريد تستخرج كل الطاقة من الجسيمات.
من خلال تحسين طرق التبريد ، نجح العلماء في الاقتراب من الصفر المطلق. قال الدكتور فولفجانج كيترل ، أستاذ الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وزميل مشارك لفريق البحث: "إن النزول إلى مستوى أقل من نانوكيلفين يشبه الجري لمسافة أقل من أربع دقائق للمرة الأولى".
قال الدكتور ديفيد إي. بريتشارد ، أستاذ الفيزياء بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، الرائد في بصريات الذرة ، وقياس التداخل الذري ، والتعاون المشترك: "يمكن أن تؤدي غازات درجة الحرارة المنخفضة للغاية إلى تحسينات كبيرة في القياسات الدقيقة من خلال السماح بساعات وحساسات ذرية أفضل للجاذبية والدوران". قائد الفريق.
في عام 1995 ، قامت مجموعة في جامعة كولورادو ، بولدر ، كولورادو ، ومجموعة من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بقيادة Ketterle ، بتبريد الغازات الذرية إلى أقل من ميكروكيلفين واحد (مليون درجة فوق الصفر المطلق). من خلال القيام بذلك ، اكتشفوا شكلاً جديدًا من المادة ، وهو مكثف بوز-آينشتاين ، حيث تسير الجسيمات في طريق مغلق بدلاً من التلاشي حولها بشكل مستقل. تم الاعتراف بالاكتشاف مع جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2001 ، والتي شاركها Ketterle مع زملائه بولدر د. إريك كورنيل وكارل وايمان.
منذ اختراق عام 1995 ، وصلت العديد من المجموعات بشكل روتيني إلى درجات حرارة نانوكيلفين. مع ثلاثة nanokelvin كأدنى درجة حرارة مسجلة. الرقم القياسي الجديد الذي حققته مجموعة MIT هو 500 picokelvin أو أقل ست مرات.
في درجات الحرارة المنخفضة هذه ، لا يمكن حفظ الذرات في حاويات مادية ، لأنها ستلتصق بالجدران. أيضا ، لا يمكن تبريد أي حاوية معروفة إلى درجات الحرارة هذه. للتغلب على هذه المشكلة ، تحيط المغناطيسات بالذرات ، مما يحافظ على السحابة الغازية محصورة دون لمسها. للوصول إلى درجات الحرارة المنخفضة القياسية ، اخترع الباحثون طريقة جديدة لحصر الذرات ، والتي يسمونها "فخ مغناطيسي." عملت الحقول المغناطيسية معًا بقوى الجاذبية للحفاظ على الذرات محاصرة.
ينتمي جميع الباحثين إلى قسم فيزياء MIT ، ومختبر أبحاث الإلكترونيات ومركز MIT-Harvard للذرات فائقة السرعة ، بتمويل من مؤسسة العلوم الوطنية. شارك كل من Ketterle و Leanhardt و Pritchard في تأليف ورقة درجة الحرارة المنخفضة ، المقرر عرضها في عدد 12 سبتمبر من مجلة Science. قامت وكالة ناسا ومؤسسة العلوم الوطنية ومكتب البحوث البحرية ومكتب أبحاث الجيش بتمويل البحث.
تجري Ketterle بحثًا في إطار برنامج أبحاث الفيزياء الأساسية في العلوم الفيزيائية التابع لوكالة ناسا ، وهو جزء من مكتب الوكالة للأبحاث البيولوجية والفيزيائية ، واشنطن. يدير مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، باسادينا ، كاليفورنيا ، قسم من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، باسادينا ، برنامج الفيزياء الأساسية.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة ناسا
