До абсолютного нуля не хватило всего 0,0025 градуса

Группа ученных из Йельского университета обновила мировой рекорд, охладив молекулы вещества до практически предельно возможного температурного минимума.

Согласно общепринятым физическим законам, минимальная температура, которую может иметь вещество или какое-либо физическое тело во Вселенной равняется -273,15 °C или 0 по шкале Кельвина. Этот предел используется в физике под названием "абсолютный нуль". Считается, что на практике, т.е. в реальном мире, абсолютный нуль недостижим, поскольку при подобной температуре полностью прекращается любое хаотическое движение элементарных частиц, что должно означать нулевую энергию теплового движения атомов и молекул, что в свою очередь невозможно с точки зрения физики (грубо говоря: энергия не появляется из ниоткуда и не может исчезнуть в никуда).

Чтобы максимально приблизиться к температурному минимуму ученым пришлось разработать специальную технологию. Суть технологии, получившей название «магнитно-оптический захват» (magneto-optical trapping), заключается в одновременном параллельном охлаждении отдельных атомов вещества и их удерживании на месте при помощи генерируемого магнитного поля и сверхточных лазеров.

Именно в удерживании атомов на одном месте заключалась главная трудность всех предыдущих попыток по достижению рекордно низких температур. Решить ее удалось при помощи самостоятельно построенного сверхточного многоуровневого аппарата, который одновременно является и «холодильником» и магнитно-оптической ловушкой. Управляемое компьютером устройство позволяет генерировать лазеры, длину и мощность которых можно задать с точностью до 9 знаков после запятой.

проведение эксперимента

Один из трех лазеров, обеспечивающих магнитно оптический захват атомов вещества.

В результате проведения эксперимента удалось достичь отметки -273,475 °C или 0,0025 K, что всего лишь на 0,0025 градуса выше абсолютного ноля. Это значение признано рекордно низкой температурой вещества искусственно достигнутой на Земле, возможно оно же является минимальным и для всей Вселенной в целом.

Мы начали изучать то, что происходит с веществом в состоянии предельно близком к абсолютному нулю температуры, - это реальный шанс исследовать фундаментальные основы важных квантовых механизмов.

Заявил в своем интервью руководитель исследовательской команды, профессор Йельского университета Дейв ДеМилл.

Веществом в научном исследовании выступал монофторид стронция (SrF). Выбор учеными именно этой разновидности 38-го элемента таблицы Менделеева обусловлен тем, что его атом представляет собой ядро с только одним эффективным электроном, другими словами его строение предельно простое.

Разработанное нами устройство в купе со знаниями азов квантовой механики позволило одновременно охладить атомы стронция и воздействовать на них, благодаря чему они левитировали в практически идеальном вакууме.

Пояснил профессор ДеМилл.

О том, какие открытия могут быть сделаны в будущем при помощи магнитно-оптического захвата и нового оборудования говорить пока очень рано, однако о том, что перед физиками открылись новые горизонты можно утверждать смело.

Евгений Мартыненко