Hvad sker der, når atomer bliver virkelig, virkelig kolde? Forskere ved, at de bremser, når de nærmer sig absolut nul, men Jordens irriterende tyngdekraft gør det svært at observere, hvad der sker, når de rammer ekstreme lav. Men kom august, det vil ændre sig, når NASA skaber det koldeste sted i det kendte univers.
Det kølige klima vil være placeret i et lille laboratorium, der er omtrent halvt så stort som et køleskab. Det kaldes Cold Atom Laboratory, og det vil blive sendt til den internationale rumstation via SpaceX-raket, rapporterer SNAPPA Science. Indvendigt afkøles atomer til en milliarddel af en grad over absolut nul (459, 67 ° F) siger NASA - 100 millioner gange koldere end de dybeste dele af rummet.
Hvis der kun en omtale af disse temperaturer får dig til at ryste, skal du ikke bekymre dig. Eksperimenterne lover at have nogle ret spændende resultater. Laboratoriet afkøler atomer i håb om, at de bliver Bose-Einstein-kondensater, en funky form for stof, som forskere først for nylig opdagede.
For at forstå dette underlige fænomen hjælper det med at huske, at når forskere taler temperaturer, henviser de virkelig til, hvor hurtigt atomer bevæger sig. Mere ophidsede atomer går hurtigere og har højere temperaturer, og vice versa. De koldeste og langsomste atomer, der nogensinde kunne få, er kendt som "absolut nul", hvilket hypotetisk ville medføre en uendelig mængde arbejde og dermed fysisk umuligt at nå. Men forskere kan komme til bare et hår over den underlige tilstand.
Det er når ting bliver underligt. Ultrakolde atomer kaster deres normale fysiske egenskaber og begynder at opføre sig mere som bølger end partikler. I 2001 vandt en gruppe fysikere Nobelprisen for endelig at opnå denne stat, der er kendt som Bose-Einstein-kondensat.
Laureate Eric Allin Cornell fortæller Sigma Pi Sigmas Rachel Kaufman, at "Når tingene bliver koldere, har [atomer] 'kvantemekanisk karakter en tendens til at blive mere udtalt. De bliver wavier og wavier og mindre ligesom partikler. Bølgerne i et atom overlapper hinanden med et andet atom og danner en kæmpe superbølge, ligesom en kæmpe, Reagan-esque pompadour. ”NASA beskriver det som rækker af atomer, der" bevæger sig sammen med hinanden som om de kørte på et bevægende stof. "
Hvis dette lyder svært at forestille sig, skal du ikke bekymre dig: Fysikere har svært ved at se det, når det er lige foran deres ansigter. Jordens tyngdepunkt er skylden. Tyngdekraften får atomerne til at ville falde mod Jorden, så staten kun kan opnås i en brøkdel af et sekund. Men i rummet håbes det, at manglen på tyngdekraft vil lade Bose-Einstein kondensater gøre deres ting lidt længere, hvilket får dem til at hænge rundt i op til et par sekunder.
Med evnen til at se kondensatet i en længere periode, håber forskere, at de vil være i stand til at studere, hvordan det fungerer - og da tyngdekraften ikke vil være i spil, kan de sammenligne deres eksperimenter med dem, der er baseret på Jorden og ekstrapolere information om, hvordan tyngdekraft påvirker atomerne. Ifølge NASA kunne eksperimenterne give gennembrud på alt fra kvanteberegning til mørkt stof. Når forskere først har forstået de materielle grundlæggende egenskaber, kan de bruge denne viden til at gøre ting som at overføre energi mere effektivt eller skabe mere præcise atomur.
Rummet skal allerede have steder, der er så koldt som NASAs lille isboks, ikke? Forkert. Smithsonians Tom Schachtman bemærker, at månen er kun 378 ° F under nul, og selv den længste rækkevidde af rygende rum er en ubetydelig 455 ° F under nul. I august kan astronauter måske ønske, at de havde pakket en parka - men indtil videre er det koldeste sted i universet lige her på Jorden i laboratorierne, hvor forskere udfører deres kortvarige eksperimenter med langsomme, kolde atomer.
