Selvom vinteren ofte ser ud som den koldeste, kan temperaturerne falde meget lavere. Det er, indtil du rammer absolut nul, rapporterer Sarah Kaplan ved The Washington Post . Dette er det punkt, hvor al bevægelse af atomer, der udgør et objekt, holder op med at bevæge sig - et køligt 0 Kelvin eller -459.67 Fahrenheit.
Forskere har i årtier forsøgt at nå et absolut nul, hvilket antages at være umuligt at opnå. Men for nylig kom forskerne ved National Institutes of Standards (NIST) i Boulder, Colorado nærmere end forskere nogensinde har gjort. Ifølge en pressemeddelelse mener forskere, at deres nye teknik faktisk kan give dem mulighed for at nå det sagnomsuste punkt.
"Resultaterne var en komplet overraskelse for eksperter på området, " siger José Aumentado, medforfatter af et papir om teknikken, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Nature i pressemeddelelsen. ”Det er et meget elegant eksperiment, der helt sikkert vil have meget indflydelse.”
Selvom forskere tidligere har bragt individuelle atomer til absolut nul og endnu lavere, dokumenterer denne seneste undersøgelse det koldeste komplekse objekt til dato. Detaljerne er temmelig tekniske, men Kaplan forklarer, at forskere i en proces, der kaldes sidebåndskøling, brugte lasere til at frostet over en lille aluminiumstromle, kun 20 mikrometer over og 100 nanometer tyk.
"Dette kan virke modstridende, " skriver Kaplan. "[W] e er vant til at tænde opvarmning af ting, som solen - men ved afkøling af sidebånd giver den omhyggeligt kalibrerede vinkel og frekvens af lyset fotoner mulighed for at snappe energi fra atomerne, når de interagerer."
Ved hjælp af denne metode havde forskere tidligere reduceret tromlens bevægelse til det, der er kendt som kvantet "jordtilstand" - hvilket kun er en tredjedel af et kvantevolumen. Men Teufel havde et fingerpeg, det kunne blive koldere. "Grænsen for, hvor koldt du kan gøre tingene ved at skinne lys over dem, var den flaskehals, der forhindrede folk i at blive koldere og koldere, " fortæller Teufel til Kaplan. "Spørgsmålet var, er det grundlæggende, eller kunne vi faktisk blive koldere?"
Aluminiumstromlen til NIST (NIST) Selvom laserne afkølede genstanden, leverede en vis støj i laserne små "spark" af varme, forklarer Teufel i pressemeddelelsen. Så Teufel og hans kolleger "pressede" lyset og forede de små energipakker i laseren endnu strammere for at afkøle tromlen uden at tilføje energi tilbage i systemet. Dette gjorde det muligt for dem at afkøle tromlen til en femtedel af et kvante, og de tror, at med yderligere forbedringer kan dette system give dem mulighed for at afkøle tromlen til absolut nul.
En sådan ekstrem køling er ikke kun et parlor-trick: Det har også virkelige applikationer. ”Jo koldere du kan få tromlen, jo bedre er det til enhver anvendelse, ” siger Teufel i pressemeddelelsen. ”Sensorer ville blive mere følsomme. Du kan gemme oplysninger længere. Hvis du brugte den på en kvantecomputer, ville du beregne uden forvrængning, og du ville faktisk få det svar, du ønsker. ”
Afkøling af tromlen kan også hjælpe forskere med at observere nogle af mysterierne med kvantemekanikken ved første hånd. ”Jeg tror, vi er i en ekstremt spændende tid, hvor denne teknologi, vi har til rådighed, giver os adgang til ting, som folk har talt om som tankeeksperimenter i årtier, ” fortæller Teufel til Ian Johnston hos The Independent . ”Det, der lige nu er spændende, er, at vi kan gå ind i laboratoriet og faktisk være vidne til disse kvanteeffekter.”
Teufel fortæller Johnston, at afkøling af tromlen til absolut nul, hvor kun kvanteenergi er tilbage, ville give forskere mulighed for at observere nogle af de uhyggelige aspekter af kvanteteorien. For eksempel kan tromlen, hvis den blev opskaleret, bruges til at teleportere synlige objekter. Forskningen kunne også hjælpe forskere med at bygge bro over forståelsen mellem det punkt, hvor kvantefysik, der styrer meget små partikler, ser ud til at stoppe med at arbejde, og mere klassisk fysik, der styrer store genstande som stjerner og planeter, begynder at overtage.
