Физики установили рекорд самой низкой температуры в лабораторных условиях
Ученые побили рекорд самой низкой температуры, когда-либо полученной в лаборатории: всего на 38 триллионных долей градуса выше абсолютного нуля.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, коротко о нем рассказывает Live Science.
Минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело во Вселенной, составляет –273,15 °С (или 0° К). Команда немецких исследователей изучала квантовые свойства так называемого пятого агрегатного состояния материи, конденсата Бозе — Эйнштейна, основу которого составляют бозоны и который может существовать только в ультрахолодных условиях.
Температура — это мера молекулярной вибрации: чем больше движутся молекулы тела, тем выше его температура. Находясь в фазе конденсата Бозе — Эйнштейна, сама материя начинает вести себя как один большой атом, что делает ее особенно интересной для квантовых физиков, изучающих механику субатомных частиц.
В этом эксперименте ученые захватили облако из примерно 100 000 атомов газообразного рубидия в магнитном поле внутри вакуумной камеры. Затем они охладили камеру до уровня примерно 2 миллиардных градуса Цельсия выше абсолютного нуля — это уже было бы новым рекордом. Однако исследователи хотели еще больше раздвинуть границы физики. Для этого им нужно было имитировать условия дальнего космоса.
Команда разместила свою установку на башне Исследовательского центра микрогравитации при Бременском университете в Германии.
Свободное падение вакуумной камеры при быстром включении и выключении магнитного поля позволило материи избавиться от влияния гравитации и замедлило молекулярное движение атомов рубидия так, что температура в течение около двух секунд оставалась на уровне 38 пикокельвинов — 38 триллионных долей градуса Кельвина. Исследователи заявили, что теоретически они могут поддерживать такую температуру в течение 17 секунд в условиях невесомости, например в космосе.
Предыдущий рекорд в 36 миллионных долей градуса был достигнут учеными Национального института стандартов и технологий в Боулдере (США) с помощью специализированных лазеров.
Самым холодным известным естественным местом во Вселенной является туманность Бумеранг, которая находится в созвездии Центавра (примерно в 5000 световых годах от Земли). По данным Европейского космического агентства, его средняя температура составляет –272 °C (около 1 °К).
Сверхнизкие температуры необходимы, например, для создания более совершенных квантовых компьютеров.
