До абсолютного нуля не вистачило всього 0,0025 градуси

Група вчених з Єльського університету оновила світовий рекорд, охолодивши молекули речовини до практично гранично можливого температурного мінімуму.

Згідно загальноприйнятим фізичним законам, мінімальна температура, яку може мати речовина або будь-яке фізичне тіло у Всесвіті дорівнює -273,15 °C або 0 за шкалою Кельвіна. Ця межа використовується в фізиці під назвою "абсолютний нуль". Вважається, що на практиці, тобто в реальному світі, абсолютний нуль недосяжний, оскільки при подібній температурі взагалі припиняється хаотичний рух елементарних частинок, що має означати нульову енергію теплового руху атомів і молекул, що в свою чергу неможливо з точки зору фізики (грубо кажучи: енергія не з'являється з нізвідки і не може зникнути в нікуди).

Щоб максимально наблизитися до температурного мінімуму вченим довелося розробити спеціальну технологію. Суть технології, яка отримала назву «магнітно-оптичне захоплення» (magneto-optical trapping), полягає в одночасному паралельному охолодженні окремих атомів речовини і їх утримуванні на місці за допомогою генерованого магнітного поля і надточних лазерів.

Саме в утримуванні атомів на одному місці полягала головна проблема усіх попередніх спроб по досягненню рекордно низьких температур. Вирішити її вдалося за допомогою самостійно побудованого надточного багаторівневого апарату, який одночасно є і «холодильником» і магнітно-оптичної пасткою. Керований комп'ютером пристрій дозволяє генерувати лазери, довжину і потужність яких можна задати з точністю до 9 знаків після коми.

проведення експерименту

Один з трьох лазерів , що забезпечував магнітно-оптичне захоплення атомів стронцію.

В результаті проведення експерименту вдалося досягти позначки -273,475 °C або 0,0025 K, що всього лиш на 0,0025 градуси вище абсолютного нуля. Це значення визнано рекордно низькою температурою речовини штучно досягнутої на Землі, можливо воно ж є мінімальною і для всього Всесвіту в цілому.

Ми почали вивчати те, що відбувається з речовиною в стані гранично близькому до абсолютного нуля температури, - це реальний шанс досліджувати фундаментальні основи важливих квантових механізмів.

Заявив у своєму інтерв'ю керівник дослідницької команди, професор Єльського університету Дейв ДеМілл.

Речовиною в науковому дослідженні виступав монофторид стронцію (SrF). Вибір вченими саме цього різновиду 38-го елементу таблиці Менделєєва обумовлений тим, що його атом являє собою ядро з тільки одним ефективним електроном, іншими словами його будова елементарно проста.

Розроблений нами пристрій у купі зі знаннями азів квантової механіки дозволило одночасно охолодити атоми стронцію і впливати на них, завдяки чому вони левітували в практично ідеальному вакуумі.

Пояснив професор ДеМілл.

Про те, які відкриття можуть бути зроблені в майбутньому за допомогою магнітно-оптичного захоплення і нового обладнання говорити поки що рано, однак про те, що перед фізиками відкрилися нові горизонти можна стверджувати сміливо.

Евгений Мартыненко