)
Zespół naukowców schłodził materię do jednej miliardowej stopnia zera absolutnego, czyli zimniej niż w najgłębszych głębinach kosmosu, z dala od gwiazd.
Przestrzeń międzygwiezdna nie robi się tak zimna dzięki temu, że jest równomiernie wypełniona kosmiczne mikrofalowe tło (CMB), forma promieniowania pozostała po zdarzeniu, które miało miejsce wkrótce po wielka eksplozja Kiedy Wszechświat To było w powijakach. Substancja kriogeniczna jest zimniejsza niż najzimniejszy znany obszar kosmosu, który jest Mgławica Bumerangpołożony 3000 lata świetlne Z Ziemi, której temperatura jest tylko o jeden stopień powyżej zera absolutnego.
Eksperyment przeprowadzono na Uniwersytecie w Kioto w Japonii i wykorzystano fermiony, które fizycy cząstek nazywają każdą cząstkę materii, w tym elektrony, protony i neutrony. Zespół schłodził fermiony – atomy pierwiastka iterbu – do około jednej miliardowej stopnia powyżej zera absolutnego, hipotetycznej temperatury, w której zatrzymują się wszystkie ruchy atomów.
„O ile obca cywilizacja nie prowadzi teraz takich eksperymentów, za każdym razem, gdy taki eksperyment ma miejsce na Uniwersytecie w Kioto, wytwarzają najzimniejsze fermiony we wszechświecie” – powiedział badacz z Rice University, Kaden Hazzard, który był zaangażowany w badania. oświadczenie (Otwiera się w nowej karcie).
Związane z: Czy ta nowo odkryta cząstka tworzy ciemną materię wszechświata?
Zespół wykorzystał lasery do chłodzenia materiału, ograniczając ruch 300 000 atomów w sieci optycznej. Eksperyment symuluje model Fizyka kwantowa Został po raz pierwszy zaproponowany w 1963 przez fizyka teoretycznego Johna Hubbarda. Tak zwany model Hubbarda pozwala atomom wykazywać niezwykłe właściwości kwantowe, w tym kolektywne zachowanie między nimi Elektrony Takich jak nadprzewodnictwo (zdolność przewodzenia prądu bez strat energii).
„Nagrodą za to, że jest fajny, jest to, że fizyka naprawdę się zmienia” – powiedział Hazzard. „Fizyka zaczyna stawać się mechaniką kwantową i pozwala zobaczyć nowe zjawiska”.
Promieniowanie „skamieniałe”, które utrzymuje ciepło w przestrzeni
Przestrzeń międzygwiazdowa nie może być tak zimna z powodu obecności kosmicznego promieniowania tła. To rozproszone, spójne promieniowanie powstało w wyniku zdarzenia podczas początkowej szybkiej ekspansji Wszechświata krótko po Wielkim Wybuchu, tak zwanego końcowego rozpraszania.
Podczas ostatniego rozpraszania elektrony zaczęły wiązać się z protonami, tworząc pierwsze atomy najlżejszego obecnego pierwiastka wodoru. W wyniku tej konfiguracji atomowej wszechświat szybko utracił swoje luźne elektrony. A ponieważ elektrony rozpraszają fotony, wszechświat był nieprzezroczysty dla światła przed ostatnim rozproszeniem. Gdy elektrony łączą się z protonami w pierwszych atomach wodoru, fotony mogą nagle swobodnie podróżować, czyniąc wszechświat przezroczystym dla światła. Ostatnie rozpraszanie reprezentuje również ostatni moment, kiedy fermiony, takie jak protony i fotony, mają tę samą temperaturę.
W wyniku tego ostatniego rozpraszania fotony wypełniły wszechświat w określonej temperaturze 2,73 K, czyli minus 454,76 stopni Fahrenheita (minus 270,42 stopni Celsjusza), czyli zaledwie 2,73 stopnia powyżej zera absolutnego – 0 K lub minus 459,67 stopni Fahrenheita (minus). 273,15 stopni Celsjusza).
W znanym wszechświecie istnieje tylko jeden region, Mgławica Bumerang, która jest chmurą gazu otaczającą zmarłych gwiazda W konstelacji Centaura, która jest chłodniejsza niż reszta wszechświata – około 1 K lub minus 457,6 stopni Fahrenheita (minus 272 stopnie Celsjusza). Astronomowie uważają, że Mgławica Bumerang jest chłodzona przez chłodzące i rozszerzające się gazy wypluwane przez umierającą gwiazdę w centrum mgławicy. Ale nawet Mgławica Bumerang nie może konkurować z temperaturami atomu iterbu w najnowszym eksperymencie.
Zespół odpowiedzialny za ten eksperyment pracuje obecnie nad opracowaniem pierwszych narzędzi zdolnych do pomiaru zachowania, które wynika z jednej miliardowej stopnia powyżej zera absolutnego.
„Te systemy są bardzo dziwne i wyjątkowe, ale mamy nadzieję, że poprzez ich badanie i zrozumienie możemy zidentyfikować główne komponenty, które powinny być obecne w prawdziwych materiałach” – podsumował Hazzard.
Badania zespołu zostały opublikowane 1 września br Fizyka Przyrody (Otwiera się w nowej karcie).
Podążaj za nami na Twitterze Umieść tweeta i dalej Facebook.
„Kawioholik. Fanatyk alkoholu na całe życie. Typowy ekspert podróży. Skłonny do napadów apatii. Internetowy pionier”.
More Stories
Jądro Plutona prawdopodobnie powstało w wyniku starożytnego zderzenia
Ten aktywny wulkan na Antarktydzie wyrzuca prawdziwy złoty pył
Należąca do NASA Fermi nie widzi żadnych promieni gamma pobliskiej supernowej