KUANTUM GAZ DENEYİ ŞİMDİYE KADARKİ EN SOĞUK SICAKLIĞI YARATTI

Almanya’daki fizikçiler, şimdiye kadar kaydedilen en düşük sıcaklığı ürettiler – mutlak sıfırın üzerinde bir derecenin 38 trilyonda biri kadar soğuk. Garip deney, bir kuantum gazı düşürmeyi ve atomlarını neredeyse tamamen durma noktasına getirmek için bir manyetik alanı açıp kapatmayı içeriyordu.

-273,15 °C (-459,67 °F) olarak ölçülen mutlak sıfır, termodinamik ölçekte mümkün olan en soğuk sıcaklıktır ve atomik hareketin veya ısının hiç olmadığı noktayı temsil eder. Ancak, bir sistemdeki atomların tüm kinetik enerjisini hiçbir zaman ortadan kaldıramayacağımız için bilim insanlarının bu hedefe ulaşması imkansızdır.

Ancak bilim insanları sürekli olarak oldukça yaklaşıyorlar. Birkaç yıl önce bir Harvard ekibi, 500 nanoKelvin’de veya mutlak sıfırın üzerinde bir derecenin 500 milyonda biri üzerinde şimdiye kadarki en soğuk kimyasal reaksiyonu inceledi. Ve Uluslararası Uzay İstasyonundaki Soğuk Atom Laboratuvarı, sadece 100 nanoKelvin’de deneyler yaptı.

Ancak bu sıcaklıklar, yeni çalışmada elde edilenlere kıyasla daha yumuşak. Bir Alman ekibi şimdi sadece 38 picoKelvin veya mutlak sıfırın üzerinde 38 trilyon derecelik bir etkili sıcaklık kaydetti.

Bunu yapmak için araştırmacılar, bir vakum odasında manyetik bir alana hapsolmuş 100.000 rubidyum atomundan oluşan bir bulutla başladılar. Daha sonra bunu Bose-Einstein Yoğuşması (BEC) adı verilen ve atomların esasen büyük bir atom gibi hareket etmeye başladığı ve garip kuantum etkilerinin makro ölçekte görünür hale geldiği bir kuantum gazı oluşturmak için soğuttular.

Mutlak sıfırın üzerinde bir derecenin milyarda ikisinde, ancak bu yeterince soğuk değildi. Böylece ekip, Bremen Drop Tower araştırma tesisinde bir deney yaparak BEC tuzağını 120 m düşürdü. Serbest düşüş sırasında ekip, gazı içeren manyetik alanı tekrar tekrar açıp kapattı.

Manyetik alan kapandığında gaz genişlemeye başlar ve tekrar açıldığında gaz tekrar büzülmeye zorlanır. Bu anahtarlama, gazın genleşmesini neredeyse tamamen durduracak şekilde yavaşlatır ve bu moleküler hızın azaltılması, sıcaklığı etkin bir şekilde düşürür.

Deney sadece iki saniyeye kadar bu rekor kıran sıcaklığa ulaşmayı başarırken, simülasyonlar, uydu gibi ağırlıksız bir ortamda 17 saniyeye kadar korumanın mümkün olması gerektiğini gösterdi.

Araştırma, Physical Review Letters dergisinde yayınlandı. (Bilim)