Bildkredit: NASA / JPL
Forskare från NASA och MIT har kylt natriumgas till den lägsta temperatur som någonsin har registrerats - en halv miljarddelsgrad över absolut noll. Gasen behövde inneslutas i ett magnetfält; annars skulle det hålla sig vid behållarens väggar och vara omöjligt att svalna. Forskarna använde en liknande metod som ledde till Nobelpriset för fysik 2001 med upptäckten av Bose-Einstein-kondater (där molekylerna rör sig tillsammans på ett ordnat sätt vid låga temperaturer).
NASA-finansierade forskare vid Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, Mass., Har kylt natriumgas till den lägsta temperatur som någonsin registrerats, en halv miljard miljarder grad över absolut noll. Denna absoluta temperatur är den punkt där ingen ytterligare kylning är möjlig.
Denna nya temperatur är sex gånger lägre än föregående rekord och markerar första gången en gas kyldes under en nanokelvin (en miljarddels grad). Vid absolut noll (-273? Celsius eller -460? Fahrenheit) stannar all rörelse, med undantag för små atomvibrationer, eftersom kylprocessen har extraherat all energi från partiklarna.
Genom att förbättra kylmetoderna har forskare lyckats komma närmare den absoluta noll. "Att gå under en nanokelvin är som att springa en mil under fyra minuter för första gången," säger Dr. Wolfgang Ketterle, en fysikprofessor vid MIT och medledare för forskargruppen.
"Gaser med mycket låga temperaturer kan leda till stora förbättringar i precisionsmätningar genom att tillåta bättre atomklockor och sensorer för tyngdkraft och rotation," sade Dr. David E. Pritchard, MIT fysikprofessor, pionjär inom atomoptik, atominterferometri och co- ledare för laget.
1995 kylde en grupp vid University of Colorado, Boulder, Colo., Och en MIT-grupp under ledning av Ketterle, atomgaser till under en mikrokelvin (en miljonste grad över absolut noll). På så sätt upptäckte de en ny form av materia, Bose-Einstein kondensat, där partiklarna marscherar i låssteg istället för att flyga runt självständigt. Upptäckten erkändes med Nobelpriset i fysik 2001, som Ketterle delade med sina Boulder-kollegor Drs. Eric Cornell och Carl Wieman.
Sedan genombrottet 1995 har många grupper rutinmässigt nådde nanokelvin-temperaturer; med tre nanokelvin som den lägsta registrerade temperaturen. MIT-gruppens nya rekord är 500 picokelvin eller sex gånger lägre.
Vid sådana låga temperaturer kan atomer inte förvaras i fysiska behållare, eftersom de skulle hålla fast vid väggarna. Ingen känd behållare kan också kylas till sådana temperaturer. För att kringgå detta problem omger magneter atomerna, vilket håller det gasformiga molnet begränsat utan att vidröra det. För att nå de rekordlåga temperaturerna uppfann forskarna ett nytt sätt att begränsa atomer, som de kallar en "gravitomagnetisk fälla." De magnetiska fälten agerade tillsammans med gravitationskrafter för att hålla atomerna fångade.
Alla forskare är anslutna till MIT-fysikavdelningen, Research Laboratory of Electronics och MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, finansierade av National Science Foundation. Ketterle, Leanhardt och Pritchard var författare till lågtemperaturpapperet, som planeras att dyka upp i 12 september-numret av Science. NASA, National Science Foundation, Office of Naval Research och Army Research Office finansierade forskningen.
Ketterle bedriver forskning inom NASA: s grundläggande fysik i fysiska vetenskapliga forskningsprogram, som är en del av byråns kontor för biologisk och fysisk forskning, Washington. NASA: s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien, en avdelning vid California Institute of Technology, Pasadena, leder programmet Grundläggande fysik.
Originalkälla: NASA News Release
