Kép jóváírása: NASA / JPL
A NASA és az MIT kutatói lehűtötték a nátrium-gázt a legalacsonyabb hőmérsékletig - fél milliárdos fokkal az abszolút nulla felett. A gázt mágneses mezőben kellett korlátozni; egyébként tapadna a tartály falához, és lehetetlen lesz lehűlni. A kutatók hasonló módszert alkalmaztak, amely 2001-ben a Bose-Einstein kondenzátumok felfedezésével a fizikai Nobel-díjhoz vezetett (ahol a molekulák szabályos módon mozognak alacsony hőmérsékleten).
A NASA által finanszírozott kutatók a Massachusettsi Technológiai Intézetben (MIT) (Cambridge, Massachusetts) a nátriumgázt lehűtötték a legalacsonyabb hőmérsékletig, azaz fél milliárdos fokkal az abszolút nulla felett. Ez az abszolút hőmérséklet az a pont, ahol további hűtés nem lehetséges.
Ez az új hőmérséklet hatszor alacsonyabb, mint az előző rekord, és ez jelzi az első alkalommal, amikor egy gázt hűttek egy nanokelvin alatt (egyharmad rész). Abszolút nullán (-273? Celsius vagy -460? Fahrenheit) minden mozgás leáll, kivéve az apró atomi rezgéseket, mivel a hűtési folyamat minden energiát kivont a részecskékből.
A hűtési módszerek fejlesztésével a tudósoknak sikerült közelebb kerülni az abszolút nullához. „Ha az egyik nanokelvin alatt lenne, az olyan, mint az, hogy először fut egy mérföldet négy perc alatt,” mondta Dr. Wolfgang Ketterle, a MIT fizikai professzora és a kutatócsoport társelnöke.
"Az ultra alacsony hőmérsékletű gázok hatalmas javulást eredményezhetnek a precíziós mérésekben azáltal, hogy jobb atomórákat és érzékelőket tesznek lehetővé a gravitáció és a forgatás szempontjából" - mondta Dr. David E. Pritchard, az MIT fizikai professzora, az atomoptika, az atominterferometria úttörője és az együtt a csapat vezetője.
1995-ben egy csoport a Colorado Egyetemen (Boulder, Colorado) és egy MIT-csoport, Ketterle vezetésével, az atomos gázokat egy mikrokelvin alá (az egymillió fokkal az abszolút nulla fölé) hűtötték. Ennek során felfedezték az anyag új formáját, a Bose-Einstein kondenzátumot, amelyben a részecskék lépésben lépnek fel, ahelyett, hogy egymástól függetlenül repülnének. A felfedezést a 2001. évi fizikai Nobel-díjjal elismerték, amelyet Ketterle megosztott Boulder kollégáival, Drs-szel. Eric Cornell és Carl Wieman.
Az 1995-es áttörés óta sok csoport rutinszerűen elérte a nanokelvin hőmérsékletet; három nanokelvin értékkel a legalacsonyabb hőmérsékleten. Az MIT csoport által beállított új rekord 500 pikovinvin, vagy hatszor alacsonyabb.
Ilyen alacsony hőmérsékleten az atomok nem tarthatók fizikai tartályokban, mert tapadnak a falakhoz. Ezenkívül egyik ismert tartály sem hűthető ilyen hőmérsékletre. A probléma megkerülése érdekében a mágnesek körülveszik az atomokat, így a gáznemű felhő bezárva tartja anélkül, hogy megérintené. A rekord alacsony hőmérséklet elérése érdekében a kutatók új módszert találtak az atomok korlátozására, amelyet „gravito-mágneses csapdának” hívnak. A mágneses terek gravitációs erőkkel együtt működtek, hogy az atomok csapdában maradjanak.
Az összes kutató kapcsolatban áll a MIT fizikai részlegével, az Elektronika Kutatólaboratóriumával és a MIT-Harvard Ultracold Atomi Központtal, amelyeket a Nemzeti Tudományos Alapítvány finanszíroz. Ketterle, Leanhardt és Pritchard társszerzője az alacsony hőmérsékleten dolgozó papírnak, amelyet a Science szeptember 12-i számában terveznek megjelenni. A kutatást a NASA, a Nemzeti Tudományos Alapítvány, a Haditengerészeti Kutatási Hivatal és a Hadseregkutatási Iroda támogatta.
Ketterle kutatásokat végez a NASA Alapvető fizika a fizikai tudományokban kutatási programja alapján, amely az ügynökség biológiai és fizikai kutatási irodájának része, Washington. A NASA sugárhajtómű-laboratóriuma, Kaliforniai Pasadena, a Kaliforniai Pasadena Kaliforniai Technológiai Intézet részlege az alapvető fizika programot irányítja.
Eredeti forrás: NASA sajtóközlemény
