دانشمندان چینی در آزمایشی رکورد شکنی اتم ها را تا نزدیک به صفر مطلق خنک کردند

دانشمندان با استفاده از تله لیزری در ایستگاه فضایی تیانگونگ چین، اتم ها را تا سردترین دمای ثبت شده تا کنون سرد کرده اند.

تیانگونگ آزمایشی را شامل شد که در آن اتم‌ها تا 10 پیکوکلوین خنک شدند، که به سختی بالاتر از صفر مطلق است، سردترین دمای نظری ممکن در فیزیک. صفر مطلق منهای 459.67 درجه فارنهایت (منهای 273.15 درجه سانتیگراد) و آستانه ای است که تصور می شود تمام ذرات یک جسم در آن حرکت نمی کنند.

دانشمندان در 5 نوامبر در ژورنال Science گزارش دادند که دانشمندان با استفاده از "موچین های نوری" که به طور رسمی به عنوان تله دوقطبی نوری (ODT) شناخته می شود، به علامت ضربه زدند.

این تیم 20000 اتم روبیدیم را در تله قرار دادند تا حرکت آنها را محدود کنند. این حرکت کاهش یافته، همراه با بی وزنی ناشی از محیط کم گرانش در ایستگاه فضایی، باعث شد که ابر اتم ها تا دمای بسیار پایین تری نسبت به دمای زمین سرد شوند.

به گفته این تیم، نتایج این آزمایش می تواند به بهبود تحقیقات فضایی آینده کمک کند.

محققان در این مقاله نوشتند: «این دمای کم سابقه می‌تواند نسل جدیدی از آزمایش‌های مبتنی بر ODT در شبیه‌سازی کوانتومی و اندازه‌گیری‌های دقیق در فضا را تحریک کند.

چقدر می توانید پایین بروید؟

علیرغم این دستاورد، این تردید وجود دارد که دانشمندان هرگز بتوانند به صفر مطلق برسند. یکی از تفسیرهای قانون سوم ترمودینامیک، که به نحوه رفتار سیستم ها در زمان نزدیک شدن به صفر مطلق می پردازد، این است که ذرات همیشه دارای اندکی آنتروپی (بی نظمی) مرتبط با آنها هستند که صفر مطلق را غیرقابل دستیابی می کند.

سایبال میترا، استاد فیزیک در دانشگاه ایالتی میسوری، در مصاحبه ای با لایو ساینس در سال 2024 گفت: «یک نسخه از قانون سوم بیان می کند که برای رسیدن به صفر مطلق به تعداد بی نهایت پله نیاز است، به این معنی که شما هرگز به آن نخواهید رسید.

او افزود که قانون دوم ترمودینامیک، که بیان می‌کند که آنتروپی همیشه افزایش می‌یابد، اگر دانشمندان بتوانند به صفر مطلق برسند نیز نقض می‌شود. میترا گفت: "اگر شما یک هیت سینک در صفر مطلق داشتید، می توانید ماشینی بسازید که 100٪ کارآمد باشد."

داستان های مرتبط

اینکه چرا محاسبات کوانتومی در 1 درجه بالای صفر مطلق بسیار مشکل است

رسیدن به صفر مطلق برای محاسبات کوانتومی به لطف طراحی یخچال و فریزر بسیار سریعتر

دانشمندان سردترین مولکول بزرگ ثبت شده را ساختند - و پیوند شیمیایی فوق العاده عجیبی دارد

ساینس نیوز گزارش داد که گفته شد، فضا نزدیک شدن به صفر مطلق را آسان‌تر می‌کند، زیرا ریزگرانش به اتم‌ها اجازه می‌دهد تا "شناور" شوند و در خنک‌سازی کارآمدتر شوند. محققان مجموعه بی وزن خود از اتم ها را برداشتند و یک حالت کوانتومی از ماده به نام میعان بوز-انیشتین ایجاد کردند که در آن اتم های بسیار سرد به هم چسبیده و «حالت پنجم» از ماده را ایجاد می کنند که شبیه به یک اتم است.

ساینس نیوز افزود: توده بسیار سرد تیانگونگ به دنبال آزمایش های مشابه در ایستگاه فضایی بین المللی است که به 52 پیکوکلوین رسید و از سقوط بدون وزن ناشی از سقوط از یک برج بلند، که در آن اتم ها به 38 پیکوکلوین رسیدند.