Οι φυσικοί χρησιμοποίησαν ένα περιστρεφόμενο πεδίο μικροκυμάτων για να ψύξουν ένα αέριο πολικών μορίων
Για τα πειράματά τους, ερευνητέςχρησιμοποίησε ένα αέριο αποτελούμενο από μόρια νατρίου και καλίου, τα οποία κρατήθηκαν σε μια οπτική παγίδα χρησιμοποιώντας ακτινοβολία λέιζερ. Οι φυσικοί ψύξαν το αέριο χρησιμοποιώντας ψύξη με εξάτμιση, μια τεχνική που εφαρμόζεται σε μεμονωμένα άτομα.
Θάλαμος κενού στον οποίο παράγεται υπερψυχρό αέριο. Εικόνα: Εταιρεία Max Planck
Η αρχή λειτουργίας αυτής της μεθόδου βασίζεταισύγκρουση σωματιδίων σε μαγνητική παγίδα. Μεμονωμένα άτομα, που συγκρούονται μεταξύ τους, μεταφέρουν μέρος της κινητικής τους ενέργειας. Με την πάροδο του χρόνου, τα μεμονωμένα άτομα γίνονται πολύ πιο ενεργητικά από άλλα και φεύγουν από την παγίδα, μειώνοντας την ενέργεια του συστήματος και τη θερμοκρασία της ομάδας των ατόμων που παραμένει σε αυτό.
Τα πολικά μόρια χαρακτηρίζονται από ανομοιόμορφατην κατανομή του ηλεκτρικού φορτίου, εξηγούν οι επιστήμονες. Σε αντίθεση με τα ελεύθερα άτομα, μπορούν να περιστρέφονται, να δονούνται, να έλκονται ή να απωθούν το ένα το άλλο. Συμπεριφέρονται σαν μικροσκοπικοί μαγνήτες και μπορούν να κολλήσουν μεταξύ τους αποτρέποντας την ψύξη.
Για να ξεπεράσουν αυτόν τον περιορισμό, οι ερευνητέςχρησιμοποίησε ένα ειδικά προετοιμασμένο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, το οποίο χρησιμεύει ως ενεργειακή ασπίδα για τα μόρια και δεν τα αφήνει να προσκολληθούν και να κολλήσουν μεταξύ τους. Υπό την επίδραση του πεδίου, αν δύο μόρια έρθουν πολύ κοντά το ένα στο άλλο, μπορούν να ανταλλάξουν κινητική ενέργεια, αλλά ταυτόχρονα παρατάσσονται με τέτοιο τρόπο ώστε να απωθούνται μεταξύ τους και να κινούνται γρήγορα προς διαφορετικές κατευθύνσεις.
Λέιζερ νατρίου που παράγει κίτρινο φως για ψύξη με λέιζερ και οπτικοποίηση ατόμων νατρίου. Εικόνα: Εταιρεία Max Planck
Για να δημιουργήσετε ένα πεδίο μικροκυμάτων με τα απαιτούμεναιδιότητες, οι ερευνητές τοποθέτησαν μια ελικοειδή κεραία κάτω από μια οπτική παγίδα που περιείχε ένα αέριο μορίων νατρίου-καλίου. Σε αυτή την πειραματική διάταξη, τα μόρια άρχισαν να συγκρούονται πολύ πιο συχνά, κατά μέσο όρο περίπου 500 φορές ανά μόριο.
Ως αποτέλεσμα, μετά από μόλις ένα τρίτο του δευτερολέπτου, η θερμοκρασία έφτασε περίπου τα 21 nK, που είναι πολύ κάτω από την κρίσιμη «θερμοκρασία Fermi», το όριο κάτω από το οποίο τα κβαντικά φαινόμενα καθορίζουν τη συμπεριφορά του αερίου.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η νέα τεχνολογία ψύξης θα επιτρέψει τη δημιουργία και τη μελέτη διαφόρων κβαντικών μορφών ύλης που προηγουμένως είχαν προβλεφθεί θεωρητικά.
Φωτογραφία εξωφύλλου: Καλλιτεχνική απεικόνιση ψυγείου αερίου μικροκυμάτων. Πηγή: Max Planck Society
Διαβάστε περισσότερα:
Το υπερηχητικό αεροπλάνο θα πετάξει με ταχύτητα 2.000 km/h και θα διασχίσει τον ωκεανό σε 3,5 ώρες
Οι επιστήμονες κινηματογράφησαν ένα παράξενο πλάσμα με πλοκάμια, το οποίο παρεξήγησαν με λουλούδι
Δημιούργησε έναν κβαντικό υπολογιστή που "πέρασε το δυαδικό σύστημα"