Tím výskumníkov ochladil hmotu ďaleko od akejkoľvek hviezdy, dokonca aj z najhlbších hlbín vesmíru, na miliardtinu stupňa absolútnej nuly.
Medzihviezdny priestor nikdy nevychladne, pretože je rovnomerne vyplnený kozmické mikrovlnné pozadie (CMB), forma žiarenia, ktorá zostala po udalosti, ktorá nastala krátko po nej veľký tresk kedy Vesmír bol v detstve. Studená hmota je chladnejšia ako najchladnejšia známa oblasť vesmíru, hmlovina bumerang3000. nachádza sa na svetelný rok zo Zeme, ktorej teplota je len jeden stupeň nad absolútnou nulou.
Experiment, ktorý sa uskutočnil na Kjótskej univerzite v Japonsku a použil fermióny, nazývajú časticoví fyzici akúkoľvek časticu, ktorá tvorí hmotu, vrátane elektrónov, protónov a neutrónov. Tím ochladil svoje fermióny – atómy prvku ytterbium – na približne miliardtinu absolútnej nuly, čo je hypotetická teplota, pri ktorej by sa zastavil všetok jadrový pohyb.
Výskumník z Rice University Caiden Hazard, ktorý sa podieľal na štúdii, povedal: „Aj keď žiadna mimozemská civilizácia v súčasnosti takéto experimenty nevykonáva, vždy, keď sa tento experiment vykonáva na Kjótskej univerzite, zostáva najchladnejším fermiónom vo vesmíre.“ Vyhlásenie (otvorí sa na novej karte),
súvisiace: Vytvorila táto nová častica temnú hmotu vesmíru?
Tím použil lasery na ochladenie hmoty obmedzením pohybu 300 000 atómov v optickej mriežke. simuluje model experimentu kvantová fyzika Prvýkrát to navrhol v roku 1963 teoretický fyzik John Hubbard. Takzvaný Hubbardov model umožňuje atómom vykazovať nezvyčajné kvantové vlastnosti vrátane kolektívneho správania elektróny Ako napríklad supravodivosť (schopnosť viesť elektrinu bez straty energie).
„Odmenou za to, že sa ochladilo, je, že fyzika sa skutočne zmení,“ povedal Hazard. „Fyzika sa začína stávať kvantovo mechanickou a to vám umožňuje vidieť nové javy.“
„fosílne“ žiarenie, ktoré udržuje priestor v teple
Medzihviezdny priestor nemusí byť nikdy tak chladný kvôli prítomnosti CMB. Toto rovnomerne rozptýlené a rovnomerné žiarenie vytvorila udalosť počas rannej rýchlej expanzie vesmíru krátko po takzvanom konečnom rozptyle, veľkom tresku.
Počas konečného rozptylu sa elektróny začnú spájať s protónmi, čím sa prvý atóm vodíka stane najľahším existujúcim prvkom. V dôsledku tohto stvorenia atómu vesmír rýchlo stratil svoje uvoľnené elektróny. A keďže elektróny rozptyľujú fotóny, vesmír bol pred konečným rozptylom pre svetlo nepriehľadný. S elektrónmi naviazanými na protóny v týchto prvých atómoch vodíka sa fotóny mohli náhle voľne pohybovať, čím sa vesmír stal priehľadným pre svetlo. Finálny rozptyl tiež znamenal posledný moment, kedy mali fermióny ako protóny a fotóny rovnakú teplotu.
V dôsledku konečného rozptylu fotóny naplnili vesmír pri špecifickej teplote 2,73 Kelvina, čo zodpovedá mínus 454,76 stupňov Fahrenheita (mínus 270,42 stupňov Celzia), čo je len 2,73 stupňov nad absolútnou nulou – 0 Kelvinov alebo mínus 459,67 stupňov Fahrenheita ( mínus 273,15 stupňov Celzia).
V známom vesmíre je oblasť, hmlovina Bumerang, oblak plynu, ktorý obklopuje umierajúcich. Hviezda V súhvezdí Kentaurus, ktoré je ešte chladnejšie ako zvyšok vesmíru – asi 1 Kelvin alebo mínus 457,6 F (mínus 272⁰ C). Astronómovia sa domnievajú, že hmlovina Bumerang sa ochladzuje chladom, pričom plyn expanduje umierajúca hviezda v strede hmloviny. Ale ani hmlovina Bumerang nemôže konkurovať teplote atómu ytterbia v najnovšom experimente.
Tím, ktorý stojí za týmto experimentom, v súčasnosti pracuje na vývoji prvého prístroja schopného merať správanie, ktoré stúpne na miliardtinu nad absolútnu nulu.
„Tieto systémy sú veľmi fascinujúce a špeciálne, ale dúfame, že ich štúdiom a pochopením dokážeme identifikovať kľúčové komponenty, ktoré sú potrebné v skutočných materiáloch,“ uzavrel Hazard.
Výskum tímu je zverejnený 1. septembra fyzika prírody (otvorí sa na novej karte),
nasleduj nás na twitteri @spacedotcom a ďalej Facebook,
Web nerd. Extreme organizer. Writer. Whole foods evangelist. Certified introvert.