นักฟิสิกส์ได้สร้างตู้เย็นไมโครเวฟสำหรับโมเลกุลและตั้งค่าบันทึกการทำความเย็น

นักฟิสิกส์ได้ใช้สนามไมโครเวฟหมุนเพื่อทําให้ก๊าซที่ประกอบด้วยโมเลกุลขั้วโลกเย็นลงเพื่อ

เทคโนโลยีนี้จะช่วยให้เข้าใจสถานะควอนตัมของสสารและคุณสมบัติของสสารได้ดีขึ้น

สำหรับการทดลอง นักวิจัยใช้ก๊าซที่ประกอบด้วยโซเดียมและโพแทสเซียมโมเลกุล ซึ่งถูกเก็บไว้ในกับดักแสงโดยใช้รังสีเลเซอร์ นักฟิสิกส์ทำให้ก๊าซเย็นลงโดยใช้การทำความเย็นแบบระเหย ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้กับอะตอมแต่ละตัว

ห้องสุญญากาศซึ่งสร้างก๊าซเย็นจัด ภาพ: Max Planck Society

หลักการทำงานของวิธีนี้ขึ้นอยู่กับการชนกันของอนุภาคในกับดักแม่เหล็ก อะตอมแต่ละตัวที่ชนกันจะถ่ายเทพลังงานจลน์บางส่วน เมื่อเวลาผ่านไป อะตอมแต่ละอะตอมจะมีพลังงานมากกว่าอะตอมอื่นๆ และพวกมันก็ออกจากกับดัก ทำให้พลังงานของระบบลดลงและอุณหภูมิของกลุ่มอะตอมที่เหลืออยู่ในนั้น

โมเลกุลของขั้วมีลักษณะไม่สม่ำเสมอนักวิทยาศาสตร์อธิบายการกระจายประจุไฟฟ้า ต่างจากอะตอมอิสระตรงที่พวกมันสามารถหมุน สั่น ดึงดูดหรือผลักกัน พวกมันมีลักษณะเหมือนแม่เหล็กขนาดเล็กและสามารถเกาะติดกันป้องกันการเย็นตัวได้

เพื่อเอาชนะข้อจำกัดนี้ นักวิจัยใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เตรียมไว้เป็นพิเศษซึ่งทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันพลังงานสำหรับโมเลกุลและไม่อนุญาตให้เกาะติดกันและเกาะติดกัน ภายใต้อิทธิพลของสนาม หากโมเลกุลสองโมเลกุลเข้าใกล้กันมากเกินไป พวกมันสามารถแลกเปลี่ยนพลังงานจลน์ได้ แต่ในขณะเดียวกันพวกมันก็เรียงตัวกันในลักษณะที่พวกมันผลักกันและเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วในทิศทางที่ต่างกัน

เลเซอร์โซเดียมสร้างแสงสีเหลืองสำหรับการทำความเย็นด้วยเลเซอร์และการแสดงภาพอะตอมโซเดียม ภาพ: Max Planck Society

เพื่อสร้างสนามไมโครเวฟด้วยค่าที่จำเป็นนักวิจัยได้วางเสาอากาศแบบเกลียวไว้ใต้กับดักแสงที่มีก๊าซของโมเลกุลโซเดียมโพแทสเซียม ในการตั้งค่าการทดลองนี้ โมเลกุลเริ่มชนกันบ่อยขึ้นมาก โดยเฉลี่ยประมาณ 500 ครั้งต่อโมเลกุล

เป็นผลให้หลังจากนั้นเพียงหนึ่งในสามของวินาที อุณหภูมิถึงประมาณ 21 nK ซึ่งต่ำกว่า "อุณหภูมิ Fermi" วิกฤต ขีด จำกัด ด้านล่างซึ่งผลกระทบควอนตัมกำหนดพฤติกรรมของก๊าซ

นักวิจัยเชื่อว่าเทคโนโลยีการระบายความร้อนแบบใหม่จะช่วยให้สามารถสร้างและศึกษารูปแบบควอนตัมต่างๆ ที่คาดการณ์ไว้ก่อนหน้านี้ในทางทฤษฎี

ภาพปก: ภาพศิลปะของตู้เย็นไมโครเวฟสําหรับก๊าซที่มา: Max Planck Society

อ่านเพิ่มเติม:

เครื่องบินเหนือเสียงจะบินด้วยความเร็ว 2,000 กม. / ชม. และข้ามมหาสมุทรใน 3.5 ชั่วโมง

นักวิทยาศาสตร์ได้ถ่ายสิ่งมีชีวิตประหลาดที่มีหนวดซึ่งพวกเขาเข้าใจผิดว่าเป็นดอกไม้

สร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ "ก้าวข้ามระบบเลขฐานสอง"