Megdőlt a laboratóriumban előállított hideg világrekordja

Támogasd a tudomány népszerűsítését, segítsd a munkánkat!

Német kutatók megdöntötték a legalacsonyabb, laboratóriumban előállított hőmérséklet rekordját, amikor a mínusz 273,15 Celsius-foknál csak 38 billiomod fokkal melegebb mágneses gázt ejtettek egy 120 méter magas toronyba.

A kutatók a kísérlet során az úgynevezett ötödik halmazállapot kvantumtulajdonságait vizsgálták. A Bose–Einstein-kondenzátum (BEC) nevű gázszármazék csak rendkívül alacsony hőmérsékleten létezhet. A BEC fázisban az anyag egyetlen nagy atomként kezd viselkedni, így a szubatomi részecskék mechanikája iránt érdeklődő kvantumfizikusok szívesen foglalkoznak vele.

A hőmérséklet a molekularezgés mérőszáma: minél nagyobb egy molekulagyűjtemény mozgása, annál magasabb a kollektív hőmérséklete. Abszolút nulla hőmérsékleten – mínusz 273,15 Celsius fokon – minden molekuláris mozgás leáll. A tudósok az ehhez hasonló rendkívüli hidegek mérésére fejlesztették ki a Kelvin-skálát, ahol a nulla Kelvin-fok az abszolút nullának felel meg.

Ilyen alacsony hőmérsékleten rendkívül furcsa dolgok történhetnek. Egy 2017-es, a Nature Physicsben megjelent kutatás szerint a fény például folyékonnyá válik, és szó szerint beletölthetjük egy tárolóba. Egy ugyancsak 2017-es tanulmány szerint a szuperhidegre hűtött héliumnak megszűnik a súrlódása. És egy, a NASA Cold Atom Lab által végzett kísérletben a kutatók szemtanúi voltak annak, hogy egy atom egyszerre két helyen is létezhet.

Hidegebb, mint a Bumeráng-köd

A mostani kísérletben a tudósok mintegy százezer gáznemű rubídiumatomot ejtettek csapdába egy vákuumkamra mágneses mezejében. Ezután a kamrát az abszolút nulla Celsius-foknál kétezer milliomod fokkal magasabb hőmérsékletűre hűtötték; a NewAtlas cikke szerint ez már önmagában is világrekordot jelentett.

A fizika határait feszegető tudósoknak azonban még ez sem volt elég: ők a mélyűri állapotokat is szimulálni szerették volna. Ezért a kísérlethez használt felszerelést átszállították a Brémai Egyetemre, ahol szabadesésű vákuumkamrában, a gravitációs mező ki- és bekapcsolása mellett tanulmányozhatták a tömegvonzás által nem befolyásolt Bose–Einstein-kondenzátumot. A kutatóknak ezzel a módszerrel sikerült a nullához közelíteniük a a 38 piktokelvin (egy Kelvin-fok harmincnyolcezer milliomoda) hőmérsékletű rubídiumatomok molekulamozgását. Bár a kutatók ezt a hőmérsékletet és halmazállapotot alig 2 másodpercig tartották fenn, Physical Review Letters folyóirat augusztus 30-i számában megjelent tanulmány szerzői elmondták, hogy igazi súlytalanságban ennél jobb, akár 17 másodperces eredményt is elérhettek volna.

A szuperalacsony hőmérséklet korábbi rekordját a coloradói Boulderben, a Nemzeti Szabványügyi és Műszaki Intézetben (NIST) érték el: a 36 piktokelvines hőmérséklet előállításához különleges lézereket használtak. Már ez is jóval hidegebb az univerzum általunk ismert leghidegebb pontja, a Földtől 5000 fényévnyire található Bumeráng-köd mínusz 272 Celsius-fokos (vagy 1 Kelvin-fokos) átlaghőmérsékleténél.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: