Kuvan luotto: NASA / JPL
NASA: n ja MIT: n tutkijat ovat jäähdyttäneet natriumkaasua kaikkien aikojen alhaisimpaan lämpötilaan - puoli miljardia astetta absoluuttisen nollan yläpuolelle. Kaasu oli rajoitettava magneettikenttään; muuten se tarttuu astian seiniin ja on mahdotonta jäähtyä. Tutkijat käyttivät samanlaista metodologiaa, joka sai Nobelin fysiikan palkinnon vuonna 2001 löydettäessä Bose-Einstein-kondensaatteja (joissa molekyylit liikkuvat yhdessä määrätyllä tavalla alhaisissa lämpötiloissa).
NASA: n rahoittamat tutkijat Massachusetts Institute of Technology (MIT): stä, Cambridge, Massachusetts, ovat jäähdyttäneet natriumkaasua kaikkien aikojen alhaisimpaan lämpötilaan, puoli miljardia astetta absoluuttisen nollan yläpuolelle. Tämä ehdoton lämpötila on kohta, jossa enää jäähdytys ei ole mahdollista.
Tämä uusi lämpötila on kuusi kertaa matalampi kuin edellinen ennätys ja merkitsee ensimmäistä kertaa kaasun jäähdytystä yhden nanokelvinin (yhden miljardin asteen) alle. Absoluuttisen nollan (-273? Celsius tai -460? Fahrenheit) ollessa kaikki liike pysähtyy, lukuun ottamatta pieniä atomivärähtelyjä, koska jäähdytysprosessi on poistanut kaiken energian hiukkasista.
Parantamalla jäähdytysmenetelmiä tutkijat ovat onnistuneet pääsemään lähemmäksi absoluuttista nollaa. "Yksi nanokelvininin alapuolella meneminen on kuin ajettaessa mailia alle neljä minuuttia ensimmäistä kertaa", sanoi MIT: n fysiikan professori ja tutkimusryhmän apulaisjohtaja Dr. Wolfgang Ketterle.
"Äärimmäisen matalalämpöiset kaasut voivat johtaa huomattaviin parannuksiin tarkkuuden mittauksissa sallimalla parempia atomikelloja ja antureita painovoiman ja pyörimisen suhteen", sanoi tohtori David E. Pritchard, MIT: n fysiikan professori, atomioptiikan, atomien interferometrian ja yhteistyön edelläkävijä. joukkueen johtaja.
Vuonna 1995 ryhmä Coloradon yliopistossa, Boulder, Colorado, ja MIT-ryhmä, jota johti Ketterle, jäähdytti atomikaasut alle yhden mikrokelvininin (miljoona astetta absoluuttisen nollan yläpuolella). Näin tehdessään he löysivät uuden aineen muodon, Bose-Einsteinin kondensaatin, jossa hiukkaset marssivat lukkoon sen sijaan, että lentäisivät itsenäisesti. Löytö tunnustettiin fysiikan Nobel-palkinnolla 2001, jonka Ketterle jakoi Boulder-kollegoidensa kanssa. Eric Cornell ja Carl Wieman.
Vuoden 1995 läpimurron jälkeen monet ryhmät ovat rutiininomaisesti saavuttaneet nanokelvinilämpötilat; kolme nanokelvinia alhaisimpana lämpötilassa. MIT-ryhmän uusi ennätys on 500 pikokelviniä tai kuusi kertaa alhaisempi.
Tällaisissa matalissa lämpötiloissa atomeja ei voida pitää fyysisissä astioissa, koska ne tarttuisivat seiniin. Mitään tunnettua säiliötä ei myöskään voida jäähdyttää sellaisiin lämpötiloihin. Tämän ongelman kiertämiseksi magneetit ympäröivät atomeja, mikä pitää kaasumaisen pilven rajoittuneena koskematta siihen. Ennätyslämpötilojen saavuttamiseksi tutkijat keksivät uuden tavan atomien rajoittamiseen, joita he kutsuvat ”gravito-magneettiseksi ansaksi”. Magneettiset kentät toimivat yhdessä gravitaatiovoimien kanssa pitää atomit loukussa.
Kaikki tutkijat ovat sidoksissa MIT-fysiikan osastoon, elektroniikan tutkimuslaboratorioon ja MIT-Harvard Ultracold Atomikeskukseen, jota rahoittaa Kansallinen tiedesäätiö. Ketterle, Leanhardt ja Pritchard ovat kirjoittaneet matalan lämpötilan paperin, jonka on tarkoitus ilmestyä Science syyskuun 12. numerossa. NASA, Kansallinen tiedesäätiö, Merivoimien tutkimuslaitos ja Armeijan tutkimustoimisto rahoittivat tutkimusta.
Ketterle suorittaa tutkimuksia NASA: n perustavan fysiikan fysiikan tutkimusohjelmassa, joka on osa viraston biologisten ja fysikaalisten tutkimusten toimistoa, Washington. NASA: n jet-propulsiolaboratorio, Kalifornian Pasadena, Kalifornian Pasadenan teknillisen instituutin osasto, hallinnoi fysiikan perusohjelmaa.
Alkuperäinen lähde: NASA: n lehdistötiedote
