Credit imagine: NASA / JPL
Cercetătorii de la NASA și MIT au răcit gazul de sodiu până la cea mai mică temperatură înregistrată vreodată - o jumătate de miliardime peste zero absolut. Gazul trebuia limitat la un câmp magnetic; altfel s-ar lipi de pereții containerului și ar fi imposibil să se răcească. Cercetătorii au folosit o metodologie similară care a dus la Premiul Nobel pentru fizică în 2001 cu descoperirea condesatelor Bose-Einstein (unde moleculele se mișcă împreună într-un mod ordonat la temperaturi scăzute).
Cercetătorii finanțati de NASA de la Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, Mass., Au răcit gazul de sodiu până la cea mai scăzută temperatură înregistrată vreodată, cu o jumătate de miliarde de grade peste zero absolut. Această temperatură absolută este punctul în care nu este posibilă o răcire suplimentară.
Această nouă temperatură este de șase ori mai mică decât recordul anterior și marchează prima dată când un gaz a fost răcit sub o nanocelvină (o miliardime de grad). La zero absolut (-273? Celsius sau -460? Fahrenheit), toată mișcarea se oprește, cu excepția vibrațiilor atomice minuscule, deoarece procesul de răcire a extras toată energia din particule.
Prin îmbunătățirea metodelor de răcire, oamenii de știință au reușit să se apropie de zero absolut. „A merge sub un nanokelvin este ca și cum ai alerga pentru prima oară un kilometru sub patru minute”, a spus dr. Wolfgang Ketterle, profesor de fizică la MIT și co-lider al echipei de cercetare.
„Gazele de temperatură ultra-scăzută ar putea duce la îmbunătățiri mari ale măsurărilor de precizie, permițând ceasuri și senzori atomici mai buni pentru gravitație și rotire”, a spus dr. David E. Pritchard, profesor de fizică MIT, pionier în optica atomică, interferometrie atomică și co liderul echipei.
În 1995, un grup de la Universitatea din Colorado, Boulder, Colo., Și un grup MIT condus de Ketterle, au răcit gazele atomice până sub o microkelvină (un grad a milionime peste zero absolut). Făcând acest lucru, au descoperit o nouă formă de materie, condensul Bose-Einstein, în care particulele mărșesc în pauză în loc să se rotească independent. Descoperirea a fost recunoscută cu premiul Nobel pentru fizică din 2001, pe care Ketterle l-a împărtășit cu colegii săi din Boulder Drs. Eric Cornell și Carl Wieman.
De la descoperirea din 1995, multe grupuri au atins de regulă temperaturile nanokelvinelor; cu trei nanokelvin ca cea mai scăzută temperatură înregistrată. Noul record stabilit de grupul MIT este de 500 picokelvin sau de șase ori mai mic.
La temperaturi atât de scăzute, atomii nu pot fi păstrați în containerele fizice, deoarece s-ar lipi de pereți. De asemenea, niciun recipient cunoscut nu poate fi răcit la astfel de temperaturi. Pentru a evita această problemă, magneții înconjoară atomii, ceea ce menține norul gazos limitat, fără a-l atinge. Pentru a atinge temperaturile record-scăzute, cercetătorii au inventat o nouă modalitate de limitare a atomilor, pe care o numesc „capcană gravito-magnetică”. Câmpurile magnetice au acționat împreună cu forțele gravitaționale pentru a menține atomii prinși.
Toți cercetătorii sunt afiliați departamentului de fizică MIT, Laboratorului de Cercetări în Electronică și Centrului MIT-Harvard pentru Atomi Ultracold, finanțat de Fundația Națională de Știință. Ketterle, Leanhardt și Pritchard au fost coautoare a hârtiei la temperatură scăzută, programată să apară în numărul de științe din 12 septembrie. NASA, Fundația Națională de Știință, Oficiul de Cercetări Navale și Biroul de Cercetare al Armatei au finanțat cercetarea.
Ketterle desfășoară cercetări în cadrul Programului de cercetare a științelor fizice fundamentale ale NASA, parte a Biroului de Cercetări Biologice și Fizice din Washington. Laboratorul de propulsie Jet de la NASA, Pasadena, California, o divizie a Institutului Tehnologic din California, Pasadena, gestionează programul de fizică fundamentală.
Sursa originală: Comunicat de presă al NASA
