علماء يبتكرون أبرد درجة حرارة على الإطلاق

 

أنتج خبراء من جامعة بريمن واحدا من “أبرد الأماكن في الكون” لبضع ثوان في المختبر، وذلك أثناء البحث في الخصائص الموجية للذرات.

ويعد الصفر المطلق – صفر كلفن، أو -459.67 درجة فهرنهايت – النقطة التي لا تمتلك فيها الذرات طاقة ولا تتحرك، وهي أبرد درجة حرارة يمكن الوصول إليها نظريا.

وللاقتراب من هذه النقطة قدر الإمكان، تلاعب الفريق بسحابة من الذرات لدرجة أنها كانت في حالة “توقف افتراضي”.

ولبضع ثوان، ظلت هذه الجسيمات ثابتة في درجة حرارة منخفضة إلى 38 بيكوكلفن (pK)، أي 38 تريليون درجة فوق الصفر المطلق.

ويقول الفريق إن هذا قد تكون له تداعيات كبيرة على فهمنا لميكانيكا الكم، فكلما كانت درجة الحرارة أكثر برودة، زاد تأثير المادة الغريبة.

ولتحقيق درجة حرارة منخفضة بشكل ملحوظ، طور الفريق الألماني عملية خفضت درجة حرارة النظام عن طريق إبطاء الجسيمات إلى النقطة التي وصلت فيها إلى شبه توقف تام”.

وهذه درجة حرارة منخفضة لا توجد موازين حرارة يمكنها اكتشافها، لذا فهي تستند في القياس إلى عدم وجود حركة حركية للجسيمات المرصودة.

وتُعرف الآلية المستخدمة لاكتشاف درجة الحرارة باسم “نظام عدسات موجة المادة في المجال الزمني”، ويمكنها رؤية المادة تتصرف مثل الموجة.

ولدراسة هذه الموجات، استخدم الفريق عدسة مغناطيسية سمحت لهم بتشكيل غاز كمي واستخدموه لصنع موجة مادة مركزة يمكنهم التحكم فيها والتأكد من التصرف بطريقة معينة.

وعلى عكس الغاز العادي، المصنوع من ترتيب فضفاض للجسيمات، فإن الغاز الكمومي أقل قابلية للتنبؤ به، والمعروف أيضا باسم مكثف بوز-آينشتاين.

وكتب الباحثون: “من خلال الجمع بين إثارة مكثف بوز-آينشتاين (BEC) مع عدسة مغناطيسية، نشكل نظاما لعدسة موجة المادة ذات المجال الزمني”.

ويُضبط التركيز بواسطة قوة إمكانية العدسة. ومن خلال وضع التركيز على ما لا نهاية، نخفض إجمالي الطاقة الحركية الداخلية لـ BEC إلى 38 pK.

ويجري إنشاء BEC في مصيدة مغناطيسية، وبعد ذلك يتم إيقاف المصيدة، ويتمدد الغاز مبدئيا في جميع الاتجاهات المكانية الثلاثة.

وتمكنت العدسة المغناطيسية بالفعل من إبطاء هذا التمدد وتوحيد موجة المادة في الماضي، لكنها عملت في اتجاهين فقط.

ومع ذلك، فهذه هي المرة الأولى التي يتمكن فيها الباحثون من إيقاف التوسع في الاتجاه الثالث أيضا.

ويقول الباحثون إن التجارب المستقبلية يمكن أن تجعل الجسيمات أبطأ، وتستمر حتى 17 ثانية، ما يسمح بدراسة أكثر تفصيلا.

قد يعجبك ايضا المزيد عن المؤلف

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.