تابناک باتو ــ دانشمندان سردترین شرایطی که تاکنون ثبت شده است را ایجاد کردند که تنها ۳۸ تریلیونیم درجه بیشتر از صفر مطلق بود.

کارشناسان دانشگاه برمن آلمان هنگام پژوهش درباره ویژگی‌های موج اتم ها، یکی از سردترین نقاط گیتی را برای چند ثانیه در آزمایشگاه ایجاد کردند.

صفر مطلق، صفر کلوین یا منفی ۴۵۹.۶۷ درجه فارنهایت (منفی ۲۷۳.۱۵ درجه سلسیوس)، نقطه‌ای است که در آن اتم‌ها هیچ انرژی نداشته و حرکت نمی‌کنند و این سردترین دمایی است که از نظر تئوری ممکن است به آن برسیم.

برای نزدیک شدن به این نقطه تا حد امکان، تیم پژوهشی دانشگاه برمن ابری از اتم‌ها را دستکاری کردند تا به جایی برسد که در یک حالت سکون مجازی قرار داشته باشد.

برای چند ثانیه این ذرات چنان بی حرکت بودند که دما به ۳۸ پیکوکلوین که ۳۸ تریلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق است، کاهش یافت.

به گفته تیم پژوهشی، این می‌تواند پیامد‌های چشمگیری برای درک مکانیک‌های کوانتوم داشته باشد، زیرا هرچه دما سردتر باشد، ماده عجیب‌تر عمل می‌کند.

چگالش بوز-اینشتین: حالت پنجم ماده

چگالش بوز-اینشتین پس از جامد، مایع، گاز و پلاسما به عنوان حالت پنجم ماده شناخته می‌شود.

این حالت از ماده در کسری بالاتر از صفر مطلق و فقط در اتم‌هایی که مانند بوزون ها، یکی از دو نوع ذرات بنیادی، عمل می‌کنند، شکل می‌گیرد.

زمانی که اتم‌های بوزونیک سرد می‌شوند تا یک چگالش شکل بگیرد، می‌توانند فردیت خود را از دست بدهند. آن‌ها همانند یک سوپراتم بهم پیوسته بزرگ رفتار می‌کنند.

نخستین چگالش بوز-اینشتین تقریبا ۲۵ سال پیش توسط پژوهشگران دانشگاه کلرادو بولدر در آمریکا نشان داده شد.

برای دستیابی به دمای بسیار پایین، تیم آلمانی فرآیندی را توسعه دادند که دمای یک سامانه را با کند کردن ذرات تا نقطه‌ای که تقریبا به حالت سکون کامل نزدیک شوند، کاهش می‌دهد.

این دما به اندازه‌ای پایین است که هیچ دماسنجی با قابلیت تشخیص آن وجود ندارد، از این رو، اندازه گیری بر عدم حرکت جنبشی ذرات مشاهده شده استوار است.

مکانیزم مورد استفاده برای تشخیص دما می‌تواند ماده‌ای که مانند یک موج رفتار می‌کند را ببیند.

برای مطالعه این امواج تیم پژوهشی از یک عدسی مغناطیسی استفاده کردند که به آن‌ها اجازه می‌داد تا یک گاز کوانتومی را ایجاد کرده و از آن برای ایجاد موج متمرکز ماده‌ای بهره ببرند. پژوهشگران امکان کنترل این موج و حصول اطمینان از این که به روشی مشخص رفتار می‌کند را داشتند.

تیم پژوهشی دانشگاه برمن برای آزمایش خود ابری گازی متشکل از ۱۰۰ هزار اتم روبیدیوم را در یک میدان مغناطیسی در یک محفظه خلاء به دام انداختند. دمای این ابر گازی به اندازه‌ای خنک شد تا تبدیل به گاز کوانتومی چگالش بوز-اینشتین شود.

پژوهشگران قصد دارند در آزمایش‌های آینده خود حرکت ذرات را هرچه بیشتر کند کرده و به نقطه‌ای برسند که دمای پایین برای مدت زمان طولانی‌تری ادامه داشته تا امکان مطالعه با جزئیات بیشتر برای آن‌ها فراهم شود.

یافته‌های پژوهشگران آلمانی در نشریه Physical Review Letters منتشر شده است.

صفر مطلق: سردترین چیزی که هر چیزی می‌تواند تجربه کند

صفر مطلق یا صفر کلوین از نظر تئوری سردترین دمایی است که می‌توان به آن دست یافت و نقطه‌ای است که در آن حرکت اتم‌ها متوقف شده و هیچ انرژی ندارند.

این پایین‌ترین حد مقیاس دمایی ترمودینامیک، حالتی که در آن آنتالپی و آنتروپی گاز سرد شده به ارزش حداقلی خودشان می‌رسد، محسوب می‌شود.

ذرات بنیادی طبیعت در این نقطه دمایی حداقل حرکت و لرزش را دارند و فقط حرکت ذره‌ای ناشی از انرژی نقطه صفر را حفظ می‌کنند.

این شرایط در مقیاس کلوین اندازه گیری می‌شود که صفر مطلق یا صفر کلوین است که برابر با منفی ۲۷۳.۱۵ درجه در مقیاس سلسیوس و منفی ۴۵۹.۶۷ درجه در مقیاس فارنهایت است؛ بنابراین، نقطه جوش آب در سطح دریا روی سیاره زمین برابر با ۳۷۳.۲ کلوین است.

دانشمندان از طریق ایجاد حالت‌های غیرمعمول ماده مانند چگالش بوز-اینشتین، ابررسانایی و ابرشارگی به دما‌هایی نزدیک به صفر مطلق دست یافته اند.
منبع: بیتوته