A fizikusok forgó mikrohullámú mezőt használtak poláris molekulákból álló gáz hűtésére, hogy
Kísérleteikért a kutatóknátrium- és káliummolekulákból álló gázt használtak, amelyeket lézersugárzással optikai csapdában tartottak. A fizikusok párolgásos hűtéssel hűtötték le a gázt, ezt a technikát az egyes atomokra alkalmazzák.
Vákuumkamra, amelyben szuperhideg gáz keletkezik. Kép: Max Planck Társaság
Ennek a módszernek a működési elve azon alapulrészecskék ütközése mágneses csapdában. Az egyes atomok egymással ütközve adják át mozgási energiájuk egy részét. Idővel az egyes atomok sokkal energikusabbá válnak, mint mások, és elhagyják a csapdát, csökkentve a rendszer energiáját és a benne maradó atomcsoport hőmérsékletét.
A poláris molekulákat egyenetlenség jellemziaz elektromos töltés eloszlása – magyarázzák a tudósok. A szabad atomoktól eltérően képesek forgatni, vibrálni, vonzani vagy taszítani egymást. Apró mágnesként viselkednek, és összetapadhatnak, megakadályozva a lehűlést.
Ennek a korlátnak a leküzdésére a kutatókspeciálisan elkészített elektromágneses teret használt, amely energiapajzsként szolgál a molekulák számára, és nem engedi, hogy megtapadjanak és összetapadjanak. A mező hatására, ha két molekula túl közel kerül egymáshoz, kinetikus energiát cserélhetnek egymással, ugyanakkor úgy sorakoznak fel, hogy taszítják egymást és gyorsan mozognak különböző irányokba.
Sárga fényt generáló nátriumlézer a lézeres hűtéshez és a nátriumatomok megjelenítéséhez. Kép: Max Planck Társaság
Mikrohullámú mező létrehozásához a szükségesA kutatók egy spirális antennát helyeztek el egy nátrium-kálium molekulákból álló gázt tartalmazó optikai csapda alá. Ebben a kísérleti elrendezésben a molekulák sokkal gyakrabban kezdtek ütközni, molekulánként átlagosan körülbelül 500-szor.
Ennek eredményeként a hőmérséklet mindössze egyharmad másodperc elteltével elérte a 21 nK körüli értéket, ami jóval a kritikus "Fermi-hőmérséklet" alatt van, amely határ alatt a kvantumhatások határozzák meg a gáz viselkedését.
A kutatók úgy vélik, hogy az új hűtési technológia lehetővé teszi az anyag különböző kvantumformáinak létrehozását és tanulmányozását, amelyeket korábban elméletileg megjósoltak.
Borítókép: Művészi kép egy gázhoz használt mikrohullámú hűtőszekrényrőlForrás: Max Planck Society
Olvass tovább:
A szuperszonikus gép 2000 km/h sebességgel repül, és 3,5 óra alatt átszeli az óceánt
A tudósok egy furcsa lényt filmeztek le csápokkal, amelyeket virágnak tévesztettek
Létrehozott egy kvantumszámítógépet, amely "túllépett a bináris rendszeren"