Ученые на космической станции «Тяньгун» охладили атомы почти до абсолютного нуля

Ученые из Китая сообщили о достижении самой низкой температуры, когда-либо зарегистрированной в научном эксперименте. Опыт проводился на борту орбитальной станции «Тяньгун» с использованием лазерной ловушки. Результаты работы опубликованы в журнале Science.

Как удалось добиться рекордного охлождения атомов

Исследовательская группа поместила 20 тысяч атомов рубидия в оптическую ловушку — устройство, удерживающее частицы в луче лазера. В научной литературе этот инструмент называют оптическим дипольным захватом, а в обиходе — «оптическим пинцетом». Установка постепенно замедляла движение атомов, что вело к снижению температуры облака частиц. Кроме того, свою роль сыграла и микрогравитация, благодаря которой атомы удалось охладить сильнее, чем это было бы возможно на Земле.

Ограничив подвижность атомов, ученые довели температуру облака частиц до 10 пикокельвинов. Это значение находится всего в нескольких триллионных долях градуса от абсолютного нуля — предельно низкой температуры, которую допускают законы физики. Абсолютный ноль соответствует температуре в −273,15 °C. Согласно современным научным представлениям, достичь абсолютного нуля невозможно. В противном случае потребовалось бы полностью устранить тепловое движение частиц, что противоречит фундаментальным принципам термодинамики.

Затем ученые использовали охлажденные атомы для создания конденсата Бозе — Эйнштейна. Это особое состояние материи, возникающее при крайне низких температурах. В нем множество атомов собираются воедино и ведут себя как одна частица, образуя так называемое пятое состояние материи. По мнению исследователей, достигнутый результат открывает дополнительные возможности для проведения экспериментов с квантовыми газами в космосе. В частности, оптические ловушки могут пригодиться для квантового моделирования и высокоточных измерений в космосе.