Fyzici použili rotujúce mikrovlnné pole na chladenie plynu zloženého z polárnych molekúl na
Pre svoje experimenty, výskumnícipoužil plyn pozostávajúci z molekúl sodíka a draslíka, ktoré boli pomocou laserového žiarenia držané v optickej pasci. Fyzici ochladili plyn pomocou chladenia odparovaním, čo je technika, ktorá sa aplikuje na jednotlivé atómy.
Vákuová komora, v ktorej sa vytvára superchladný plyn. Obrázok: Spoločnosť Maxa Plancka
Princíp fungovania tejto metódy je založený nakolízia častíc v magnetickej pasci. Jednotlivé atómy, ktoré sa navzájom zrážajú, odovzdávajú časť svojej kinetickej energie. Postupom času sa jednotlivé atómy stanú oveľa energickejšími ako ostatné a opustia pascu, čím sa zníži energia systému a teplota skupiny atómov, ktoré v ňom zostávajú.
Polárne molekuly sa vyznačujú nerovnomernýmirozloženie elektrického náboja, vysvetľujú vedci. Na rozdiel od voľných atómov sa môžu navzájom otáčať, vibrovať, priťahovať alebo odpudzovať. Správajú sa ako malé magnety a môžu sa zlepiť a zabrániť ochladzovaniu.
Na prekonanie tohto obmedzenia výskumnícipoužil špeciálne upravené elektromagnetické pole, ktoré slúži ako energetický štít pre molekuly a neumožňuje ich priľnutie a zlepenie. Ak sa pod vplyvom poľa dve molekuly príliš priblížia k sebe, môžu si vymieňať kinetickú energiu, no zároveň sa zoradia tak, že sa navzájom odpudzujú a rýchlo sa pohybujú rôznymi smermi.
Sodíkový laser generujúci žlté svetlo pre laserové chladenie a vizualizáciu atómov sodíka. Obrázok: Spoločnosť Maxa Plancka
Na vytvorenie mikrovlnného poľa s požadovanýmVedci umiestnili špirálovú anténu pod optickú pascu obsahujúcu plyn molekúl sodíka a draslíka. V tomto experimentálnom usporiadaní sa molekuly začali zrážať oveľa častejšie, v priemere asi 500-krát na molekulu.
Výsledkom bolo, že už po tretine sekundy teplota dosiahla približne 21 nK, čo je výrazne pod kritickou „Fermiho teplotou“, hranicou, pod ktorou kvantové efekty určujú správanie plynu.
Vedci veria, že nová technológia chladenia umožní vytváranie a štúdium rôznych kvantových foriem hmoty, ktoré boli predtým teoreticky predpovedané.
Titulná fotografia: Umelecký obrázok mikrovlnnej chladničky na plynZdroj: Spoločnosť Maxa Plancka
Čítaj viac:
Nadzvukové lietadlo poletí rýchlosťou 2000 km/h a preletí oceán za 3,5 hodiny
Vedci nafilmovali zvláštneho tvora s chápadlami, ktoré si pomýlili s kvetom
Vytvoril kvantový počítač, ktorý „prekračoval binárny systém“