Fysikere brukte et roterende mikrobølgefelt for å avkjøle en gass av polare molekyler til
For sine eksperimenter, forskerebrukte en gass bestående av natrium- og kaliummolekyler, som ble holdt i en optisk felle ved hjelp av laserstråling. Fysikerne avkjølte gassen ved hjelp av fordampningskjøling, en teknikk som brukes på individuelle atomer.
Vakuumkammer der superkald gass genereres. Bilde: Max Planck Society
Prinsippet for drift av denne metoden er basert påkollisjon av partikler i en magnetfelle. Individuelle atomer, som kolliderer med hverandre, overfører deler av deres kinetiske energi. Over tid blir individuelle atomer mye mer energiske enn andre, og de forlater fellen, og reduserer energien til systemet og temperaturen til gruppen av atomer som er igjen i det.
Polare molekyler er preget av ujevnefordelingen av elektrisk ladning, forklarer forskerne. I motsetning til frie atomer kan de rotere, vibrere, tiltrekke seg eller frastøte hverandre. De oppfører seg som små magneter og kan feste seg sammen og forhindre avkjøling.
For å overvinne denne begrensningen, forskerebrukt et spesielt forberedt elektromagnetisk felt, som fungerer som et energiskjold for molekyler og ikke lar dem feste seg og feste seg sammen. Under påvirkning av feltet, hvis to molekyler kommer for nær hverandre, kan de utveksle kinetisk energi, men samtidig stiller de seg på en slik måte at de frastøter hverandre og beveger seg raskt i forskjellige retninger.
Natriumlaser som genererer gult lys for laserkjøling og visualisering av natriumatomer. Bilde: Max Planck Society
For å lage et mikrobølgefelt med det nødvendigeegenskaper, plasserte forskerne en spiralformet antenne under en optisk felle som inneholder en gass av natrium-kaliummolekyler. I dette eksperimentelle oppsettet begynte molekylene å kollidere mye oftere, i gjennomsnitt omtrent 500 ganger per molekyl.
Som et resultat nådde temperaturen etter bare en tredjedel av et sekund omtrent 21 nK, som er godt under den kritiske "Fermi-temperaturen", grensen under hvilken kvanteeffekter bestemmer gassens oppførsel.
Forskerne tror at den nye kjøleteknologien vil tillate skapelse og studier av ulike kvanteformer for materie som tidligere ble forutsagt teoretisk.
Forsidebilde: Kunstnerisk gjengivelse av et mikrobølgegasskjøleskap. Kilde: Max Planck Society
Les mer:
Det supersoniske flyet vil fly med en hastighet på 2000 km/t og krysse havet på 3,5 timer
Forskere filmet en merkelig skapning med tentakler, som de trodde var en blomst
Laget en kvantedatamaskin som "gikk utover det binære systemet"