رکورد سردترین دمای تاریخ شکسته شد
بی دانلود: پژوهشگران طی یک آزمایش گاز کوانتومی به دمای سی و هشت تریلیونیوم درجه بالاتر از صفر مطلق رسیدند که پایین ترین دمای ثبت شده روی زمین در تاریخ است.
به گزارش بی دانلود به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، فیزیک دانان دانشگاه "برمن" در آلمان به سردترین دمایی که تا حالا ثبت شده است، رسیدند که دمای فوق العاده پایین 38 تریلیونیوم درجه بالاتر از صفر مطلق است. آنها این کار را بعنوان قسمتی از یک آزمایش شامل رها کردن یک گاز کوانتومی و کند کردن حرکت آن با آهن رباها انجام دادند.
صفر مطلق بعنوان منفی 273.15 درجه سانتیگراد(منفی 459.67 درجه فارنهایت) در نظر گرفته می شود و سردترین دمای ممکن در مقیاس ترمودینامیکی است. به جهت اینکه جسمی به این دما برسد، باید حرکت اتمی یا انرژی جنبشی اتم های آن صفر باشد و این برای دانشمندان نا ممکن است که به صفر مطلق برسند. با این وجود، آزمایش هایی مانند "آزمایش اتم سرد" که در ایستگاه فضایی بین المللی انجام شد، به دمای 100 نانو کلوین یا 100 میلیونیم درجه بالای صفر مطلق رسیده است.
تیم تحقیقاتی دانشگاه "برمن" با ثبت دمای 38 پیکو کلوین یا 38 تریلیونیم درجه بالای صفر مطلق در طول آزمایشات خود، همه رکوردهای قبلی را شکستند. در بیانیه مطبوعاتی این تیم تحقیقاتی آمده است که هنگام تحقیق درمورد خاصیت های موج اتم ها، یکی از سردترین دماهای جهان برای چند ثانیه در مرکز فناوری کاربردی و ریز گرانش فضایی(ZARM) در دانشگاه "برمن" به وجود آمد.
این تیم برای آزمایشات خود یک ابر گازی متشکل از 100 هزار اتم روبیدیوم را در یک میدان مغناطیسی در یک محفظه خلاء به دام انداخت. این ابر گازی سپس به قدری خنک شد تا تبدیل به یک گاز کوانتومی به نام "چگالش بوز-اینشتین"(BEC) شود. از آنجا که گازهای کوانتومی بطور یکنواخت عمل می کنند، گویی یک اتم بزرگ هستند و دانشمندان از آنها در آزمایش هایی استفاده می نمایند که اثرات کوانتومی غیرمعمول را در مقیاس کلان ببینند و بتوانند دانش خودرا در مورد مکانیک کوانتومی گسترش دهند.
"چگالش بوز–اینشتین"(Bose–Einstein condensate) پنجمین و تازه ترین حالت ماده است. این حالت، حالتی از ماده است که در آن یک گازِ رقیقِ (بوزون) را تا دمای بسیار پایین و در دمای منفی 273.14 درجه سانتی گراد(بسیار نزدیک به صفر مطلق) سرد می کنند. در اثر دمای بسیار پایین در این گذار فاز، بخش بسیار بزرگی از بوزون ها کمترین حالت کوانتومی را اشغال می کنند و در آن نقطه پدیده کوانتومیِ ماکروسکوپی آشکار می شود. بوزون های سرد در هم فرو می روند و ابَرذره هایی که رفتاری بیشتر شبیه یک ریزموج دارد تا ذره های معمولی شکل می گیرد. ماده چگال شده بوز–اینشتین شکننده و سرعت عبور نور در آن خیلی کم است.
پژوهشگران بمنظور رسیدن به دمای مورد نظر، چگالش بوز-اینشتین را در مرکز تحقیقاتی "Drop Tower" رها کردند. در صورتیکه آنها این گاز را 120 متر در این برج به پایین انداختند، همین طور میدان مغناطیسی حاوی گاز را چندین بار روشن و خاموش کردند. هنگامی که این میدان مغناطیسی خاموش می شد، گاز آغاز به منبسط شدن می کرد و هنگامی که باردیگر روشن می شد، در حالت انقباض قرار می گرفت. این خاموش و روشن کردن سبب کند شدن انبساط گاز به حالت کامل می شود و به سبب کاهش سرعت مولکولی، دمای آنرا تا حد زیادی می کاهد.
پژوهشگران تنها توانستند این دمای رکوردشکن را به مدت 2 ثانیه حفظ کنند، هرچند شبیه سازی هایی را انجام دادند که نشان می داد می توان آنرا تقریباً 17 ثانیه در محیطی بدون گرانش مانند ایستگاه فضایی بین المللی حفظ کرد.
دانشمندان در فضا می توانند اتم ها را با بهره گیری از نیروهای بسیار ضعیف تری محدود کنند، برای اینکه لازم نیست با اثرات گرانش مقابله کنند. این بدان معناست که ممکنست تحقیقات بیشتری در "آزمایشگاه اتم سرد" ایستگاه فضایی بین المللی صورت گیرد، جایی که ستاره شناسان سال قبل از ایجاد "حالت پنجم ماده" طی آزمایشات BEC خبر دادند.
آزمایشگاه اتم سرد در سال 2018 توسط موشک شرکت "اسپیس ایکس" به فضا منتقل شد و از آن زمان برای مشاهده پدیده های کوانتومی که در زمین غیرقابل تشخیص است، مورد استفاده قرار می گیرد.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب