Fysikere har brugt et roterende mikrobølgefelt til at afkøle en gas bestående af polære molekyler til
For deres eksperimenter, forskerebrugt en gas bestående af natrium- og kaliummolekyler, som blev holdt i en optisk fælde ved hjælp af laserstråling. Fysikerne afkølede gassen ved hjælp af evaporativ køling, en teknik, der anvendes på individuelle atomer.
Vakuumkammer, hvori superkold gas genereres. Billede: Max Planck Society
Princippet om drift af denne metode er baseret påkollision af partikler i en magnetisk fælde. Individuelle atomer, der kolliderer med hinanden, overfører en del af deres kinetiske energi. Over tid bliver individuelle atomer meget mere energiske end andre, og de forlader fælden, hvilket reducerer systemets energi og temperaturen på gruppen af atomer, der er tilbage i det.
Polære molekyler er karakteriseret ved ujævnefordelingen af elektrisk ladning, forklarer forskerne. I modsætning til frie atomer kan de rotere, vibrere, tiltrække eller frastøde hinanden. De opfører sig som små magneter og kan klæbe sammen og forhindre afkøling.
For at overvinde denne begrænsning, forskerebrugt et specielt forberedt elektromagnetisk felt, som fungerer som et energiskjold for molekyler og ikke tillader dem at klæbe og klæbe sammen. Hvis to molekyler under påvirkning af feltet kommer for tæt på hinanden, kan de udveksle kinetisk energi, men samtidig stiller de sig på en sådan måde, at de frastøder hinanden og bevæger sig hurtigt i hver sin retning.
Natriumlaser genererer gult lys til laserkøling og visualisering af natriumatomer. Billede: Max Planck Society
For at oprette et mikrobølgefelt med det nødvendigeegenskaber placerede forskerne en spiralformet antenne under en optisk fælde indeholdende en gas af natrium-kalium-molekyler. I denne eksperimentelle opsætning begyndte molekylerne at kollidere meget hyppigere, i gennemsnit omkring 500 gange pr. molekyle.
Som et resultat nåede temperaturen efter kun en tredjedel af et sekund omkring 21 nK, hvilket er et godt stykke under den kritiske "Fermi-temperatur", grænsen under hvilken kvanteeffekter bestemmer gassens opførsel.
Forskerne mener, at den nye køleteknologi vil tillade skabelse og undersøgelse af forskellige kvanteformer af stof, som tidligere var forudsagt teoretisk.
Forsidefoto: Kunstnerisk billede af et mikrobølgekøleskab til gasKilde: Max Planck Society
Læs mere:
Det supersoniske fly vil flyve med en hastighed på 2.000 km/t og krydse havet på 3,5 timer
Forskere filmede et mærkeligt væsen med fangarme, som de forvekslede med en blomst
Skabte en kvantecomputer, der "gik ud over det binære system"