رکورد “سردترین دما” شکسته شد!

رکود سردترین دمایی که تاکنون بدست آمده با خنک کردن گاز روبیدیوم تا دمای ۳۸ پیکوکلوین( ۳۸ ترلیونیوم درجه بالاتر از صفر مطلق) شکسته شد. با این یافته‌ها جهانیان به بینش‌های جدیدی درباره‌ی مکانیک کوانتوم خواهند رسید.

Untitled

دما مقیاسی از انرژی در ارتعاشات اتم‌ها یا مولکول‌ها است. پایین‌ترین دما به لحاظ نظری «صفر مطلق» یعنی ۰ کلوین یا ۲۷۳.۱۵⁰ – سلسیوس (۴۵۹.۶۷⁰ – فارنهایت) است، نقطه‌ای است که در آن ذرات بنیادی طبیعت دارای کمترین حرکت ارتعاشی هستند. با این حال هنوز دانشمندان نتوانسته‌اند دمای صفر مطلق را حتی در شرایط آزمایشگاهی ایجاد کنند.

این امر به لحاظ عملی غیرممکن است، اما به مدت چندین دهه، فیزیکدانان نشان دادند که با استفاده از لیزرهایی خاص می‌توان حرکت اتم‌ها را متوقف کرد و به این دما بسیار بسیار نزدیک شد. در یک پژوهش جدید که در مجله Physical Review Letters منتشر شد، دانشمندان آلمانی گزارش دادند که نسبت به گذشته به صفر مطلق نزدیکتر شده‌اند.

پروفسور “ارنست راسل” از دانشگاه لایبنیتس هانوفر و نویسندگان دیگر مقاله ۱۰۰ هزار اتم روبیدیوم را درون یک تله‌ی مغناطیسی در بالای برج ۱۱۰ متری برمن قرار دادند. این تله شامل «لنز موج-ماده» است که با تمرکز بر اتم‌ها در بی‌نهایت، آن‌ها را تا نقطه‌ای خنک می‌کند که به چگالش بوز–اینشتین(BEC) تبدیل می‌شوند، حالتی از ماده که در آن مجموعه‌هایی از اتم‌ها می‌توانند رفتار کوانتومی را نشان دهند، گویی یک موج/ذرۀ زیراتمی هستند.

Untitled

خاموش کردن تله باعث می‌شود که چگالش در تمامی جهات انبساط پیدا کند و بیشتر خنک شود. سپس ماده در طول برج سقوط آزاد می‌کند، در حالی که ردیاب‌ها رفتار آن را مشاهده می‌کنند. کل این فرآیند فقط دو ثانیه طول کشید، اگرچه مدلسازی نشان می‌دهد که با کندتر کردن حرکت ذرات این زمان تا ۱۷ ثانیه نیز ممکن شود. نویسندگان امیدوارند که مدت زمان آن را بیشتر کنند تا بتوانند رفتار چگالش بوز–اینشتین را با حذف انحرافات ارتعاشات بررسی نمایند.

در یک مقاله‌ی دیگر، دکتر “وینچنزو تاما” از دانشگاه پورتسموث که نقشی در این تحقیق نداشت گفت که این کار باید «گرانش در سطح کوانتومی را آزمایش کند.» الگوهای تداخل در “چگالش بوز–اینشتین” تا حدی توسط اثرات گرانشی مشخص می‌شوند. با وجود تناقض‌های موجود بین درک فیزیک کوانتومی و توصیف گرانش توسط نسبیت عام که شاید بزرگترین معمای حل نشدۀ فیزیک را نشان می‌دهد، این آزمایش فرصتی است تا “فیزیک در بنیادی‌ترین حالت ممکن” بررسی شود. همچنین این تکنیک پتانسیل جستجوی “ماده تاریک” را نیز دارد.

صدها هزار اتم ممکن است خیلی زیاد به نظر برسند، اما در واقع حدود ۵۰ میلیون بار کوچکتر از سر یک سوزن هستند. برای رسیدن به چنین دمایی، محققان به سربی احتیاج داشتند که هزاران سال پیش استخراج شده‌ بود تا ایزوتوپ‌های رادیواکتیو، زمان کافی برای پوسیده شدن را داشته باشند. این امر با کشف تصادفی یک تالار رومی که در ساحل ساردینیا به زیر آب رفته بود و سرب اسپانیاییِ موجود در آن که برای جنگ‌های داخلی روم استفاده می‌شد، فراهم گردید.

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

دیدگاهتان را بنویسید