פיזיקאים השתמשו בשדה מיקרוגל מסתובב כדי לקרר אליו גז של מולקולות קוטביות
לניסויים שלהם, חוקריםהשתמשו בגז המורכב ממולקולות נתרן ואשלגן, שנשמרו במלכודת אופטית באמצעות קרינת לייזר. הפיזיקאים קיררו את הגז באמצעות קירור אידוי, טכניקה המיושמת על אטומים בודדים.
תא ואקום בו נוצר גז סופר קר. תמונה: חברת מקס פלאנק
עיקרון הפעולה של שיטה זו מבוסס עלהתנגשות של חלקיקים במלכודת מגנטית. אטומים בודדים, המתנגשים זה בזה, מעבירים חלק מהאנרגיה הקינטית שלהם. עם הזמן, אטומים בודדים נעשים הרבה יותר אנרגטיים מאחרים, והם עוזבים את המלכודת, ומפחיתים את האנרגיה של המערכת ואת הטמפרטורה של קבוצת האטומים שנותרה בה.
מולקולות קוטביות מאופיינות בחוסר אחידחלוקת המטען החשמלי, מסבירים המדענים. שלא כמו אטומים חופשיים, הם יכולים להסתובב, לרטוט, למשוך או להדוף אחד את השני. הם מתנהגים כמו מגנטים זעירים ויכולים להיצמד זה לזה ולמנוע קירור.
כדי להתגבר על מגבלה זו, חוקריםהשתמשו בשדה אלקטרומגנטי שהוכן במיוחד, המשמש כמגן אנרגיה למולקולות ואינו מאפשר להן להיצמד ולהיצמד זו לזו. בהשפעת השדה, אם שתי מולקולות מתקרבות מדי זו לזו, הן יכולות להחליף אנרגיה קינטית, אך במקביל הן מסתדרות בצורה כזו שהן דוחות זו את זו ונעות במהירות לכיוונים שונים.
לייזר נתרן יוצר אור צהוב לקירור לייזר ולהדמיה של אטומי נתרן. תמונה: חברת מקס פלאנק
כדי ליצור שדה מיקרוגל עם הדרושמאפיינים, החוקרים הציבו אנטנה סליל מתחת למלכודת אופטית המכילה גז של מולקולות נתרן-אשלגן. במערך הניסוי הזה, המולקולות החלו להתנגש בתדירות גבוהה הרבה יותר, בממוצע כ-500 פעמים לכל מולקולה.
כתוצאה מכך, לאחר שליש שנייה בלבד הטמפרטורה הגיעה לכ-21 nK, שזה הרבה מתחת ל"טמפרטורת פרמי" הקריטית, הגבול שמתחתיו קובעות השפעות קוונטיות את התנהגות הגז.
החוקרים מאמינים שטכנולוגיית הקירור החדשה תאפשר יצירה ולימוד של צורות קוונטיות שונות של חומר שנחזו בעבר באופן תיאורטי.
תמונת שער: עיבוד אומנותי של מקרר גז מיקרוגל. מקור: חברת מקס פלאנק
קרא עוד:
המטוס העל-קולי יטוס במהירות של 2,000 קמ"ש ויחצה את האוקיינוס תוך 3.5 שעות
מדענים צילמו יצור מוזר עם מחושים, שלדעתם הם פרח
יצר מחשב קוונטי ש"הלך מעבר למערכת הבינארית"