Bildekreditt: NASA / JPL
Forskere fra NASA og MIT har avkjølt natriumgass til den laveste temperaturen som noen gang er registrert - en halv milliarddels grad over absolutt null. Gassen måtte innesperres i et magnetfelt; ellers klistrer den seg til veggene i beholderen og er umulig å kjøle seg ned. Forskerne brukte en lignende metodikk som førte til Nobelprisen for fysikk i 2001 med oppdagelsen av Bose-Einstein-kondater (der molekylene beveger seg sammen på en ordnet måte ved lave temperaturer).
NASA-finansierte forskere ved Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, Mass., Har avkjølt natriumgass til den laveste temperaturen som noen gang er registrert, en halv milliarddels grad over absolutt null. Denne absolutte temperaturen er poenget, hvor ingen ytterligere avkjøling er mulig.
Denne nye temperaturen er seks ganger lavere enn den forrige rekorden og markerer første gang en gass ble avkjølt under en nanokelvin (en milliarddel grad). Ved absolutt null (-273 C Celsius eller -460 F Fahrenheit) stopper all bevegelse, bortsett fra ørsmå atomvibrasjoner, siden kjøleprosessen har hentet ut all energi fra partiklene.
Ved å forbedre avkjølingsmetodene har forskere lyktes i å komme nærmere absolutt null. "Å gå under en nanokelvin er som å løpe en kilometer under fire minutter for første gang," sier Dr. Wolfgang Ketterle, fysikkprofessor ved MIT og medleder i forskerteamet.
"Gasser med lav temperatur kan føre til store forbedringer i presisjonsmålinger ved å tillate bedre atomur og sensorer for tyngdekraft og rotasjon," sier Dr. David E. Pritchard, MIT fysikkprofessor, pioner innen atomoptikk, atominterferometri og co- leder for laget.
I 1995 avkjølte en gruppe ved University of Colorado, Boulder, Colo., Og en MIT-gruppe ledet av Ketterle, atomgassene til under en mikrokelvin (en milliondels grad over absolutt null). Dermed oppdaget de en ny form for materie, Bose-Einstein-kondensatet, der partiklene marsjerer i låsestreng i stedet for å flisse rundt uavhengig. Funnet ble anerkjent med Nobelprisen i fysikk i 2001, som Ketterle delte med sine Boulder-kolleger Drs. Eric Cornell og Carl Wieman.
Siden gjennombruddet i 1995 har mange grupper rutinemessig nådd nanokelvin-temperaturer; med tre nanokelvin som laveste temperatur registrert. Den nye rekorden satt av MIT-gruppen er 500 picokelvin eller seks ganger lavere.
Ved så lave temperaturer kan ikke atomer holdes i fysiske beholdere, fordi de vil holde seg til veggene. Ingen kjent beholder kan også avkjøles til slike temperaturer. For å omgå dette problemet omgir magneter atomene, noe som holder den gassformige skyen innesperret uten å berøre den. For å oppnå de rekordlave temperaturene, oppfant forskerne en ny måte å begrense atomer på, som de kaller en "gravitomagnetisk felle." Magnetfeltene handlet sammen med gravitasjonskrefter for å holde atomene fanget.
Alle forskerne er tilknyttet MIT-fysikkavdelingen, Forskningslaboratoriet for elektronikk og MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, finansiert av National Science Foundation. Ketterle, Leanhardt og Pritchard var medforfatter av lavtemperaturpapiret, planlagt å vises i 12. september-utgaven av Science. NASA, National Science Foundation, Office of Naval Research og Army Research Office finansierte forskningen.
Ketterle forsker under NASAs Fundamental Physics in Physical Sciences Research Program, som er en del av byråets Office of Biological and Physical Research, Washington. NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, en avdeling fra California Institute of Technology, Pasadena, styrer programmet Fundamental Physics.
Originalkilde: NASA News Release
