استخدم الفيزيائيون مجالًا دوارًا من الموجات الدقيقة لتبريد غاز من الجزيئات القطبية
لتجاربهم الباحثينيستخدم غازًا يتكون من جزيئات الصوديوم والبوتاسيوم ، والتي تم حفظها في مصيدة ضوئية باستخدام إشعاع الليزر. قام الفيزيائيون بتبريد الغاز باستخدام التبريد التبخيري ، وهي تقنية تُطبق على الذرات الفردية.
غرفة تفريغ يتم فيها توليد غاز فائق البرودة. الصورة: جمعية ماكس بلانك
يعتمد مبدأ تشغيل هذه الطريقة علىتصادم الجسيمات في فخ مغناطيسي. تنقل الذرات الفردية ، عند اصطدامها ببعضها البعض ، جزءًا من طاقتها الحركية. بمرور الوقت ، تصبح الذرات الفردية أكثر نشاطًا من غيرها ، وتترك المصيدة ، مما يقلل من طاقة النظام ودرجة حرارة مجموعة الذرات المتبقية فيه.
تتميز الجزيئات القطبية بالتفاوتيوضح العلماء توزيع الشحنة الكهربائية. على عكس الذرات الحرة ، يمكنها أن تدور أو تهتز أو تجذب أو تنافر بعضها البعض. تتصرف مثل المغناطيسات الصغيرة ويمكن أن تلتصق ببعضها البعض لمنع التبريد.
لمعالجة هذا القيد ، الباحثونيستخدم مجالًا كهرومغناطيسيًا مُعدًا خصيصًا ، والذي يعمل بمثابة درع طاقة للجزيئات ولا يسمح لها بالالتصاق والالتصاق ببعضها البعض. تحت تأثير المجال ، إذا اقترب جزيئان من بعضهما البعض ، فيمكنهما تبادل الطاقة الحركية ، لكن في نفس الوقت يصطفان بطريقة تجعلهما يتنافران ويتحركان بسرعة في اتجاهات مختلفة.
ليزر الصوديوم يولد ضوءًا أصفر للتبريد بالليزر وتصور ذرات الصوديوم. الصورة: جمعية ماكس بلانك
لإنشاء مجال الميكروويف بالمطلوبالخصائص ، وضع الباحثون هوائيًا حلزونيًا تحت مصيدة بصرية تحتوي على غاز من جزيئات الصوديوم والبوتاسيوم. في هذا الإعداد التجريبي ، بدأت الجزيئات في الاصطدام بشكل متكرر ، بمعدل 500 مرة لكل جزيء.
نتيجة لذلك ، بعد ثلث ثانية فقط ، وصلت درجة الحرارة إلى حوالي 21 nK ، وهو أقل بكثير من "درجة حرارة Fermi" الحرجة ، وهي الحد الأدنى الذي تحدد تأثيرات الكم سلوك الغاز.
يعتقد الباحثون أن تقنية التبريد الجديدة ستسمح بإنشاء ودراسة الأشكال الكمومية المختلفة للمادة التي تم التنبؤ بها نظريًا في السابق.
صورة الغلاف: عرض فني لثلاجة غاز الميكروويف. المصدر: جمعية ماكس بلانك
قراءة المزيد:
ستطير الطائرة الأسرع من الصوت بسرعة 2000 كم / ساعة وتعبر المحيط في 3.5 ساعة
صور العلماء مخلوقًا غريبًا له مخالب ، ظنوا خطأ أنه زهرة
إنشاء كمبيوتر كمي "تجاوز النظام الثنائي"