fyysikot ovat jäähdyttäneet molekyylejä vain hitusen absoluuttisen nollapisteen yläpuolelle — kylmempiä kuin alkuräjähdyksen jälkihehku.
tiedemiehet ovat luoneet tällaisia ylikylläisiä atomeja, nämä ovat kylmimpiä molekyylejä (jotka ovat kaksi tai useampia atomeja kemiallisesti kytkettyinä), mitä koskaan on luotu, tutkijat sanoivat. Saavutus voisi paljastaa sen hullun fysiikan, jonka uskotaan tapahtuvan leuanvedon kylmissä lämpötiloissa.
normaaleissa arkilämpötiloissa atomit ja molekyylit kiemurtelevat supernopeasti ympärillämme, jopa törmäten toisiinsa. Silti outoja asioita tapahtuu, kun aine kylmenee. Fyysikot olivat ajatelleet, että nämä hiukkaset lakkaisivat törmäämästä toisiinsa yksilöinä ja käyttäytyisivät sen sijaan yhtenä kappaleena. Lopputuloksena ajateltiin olevan eksoottisia ainetiloja, joita ei ole aiemmin havaittu.
tutkiakseen tätä kylmää skenaariota fyysikko Martin Zwierleinin johtama ryhmä MIT: ssä jäähdytti natriumkaliumkaasua laserien avulla, jolloin yksittäisten kaasumolekyylien energia haihtui. He jäähdyttivät kaasumolekyylit jopa 500 nanokelvinin lämpötilaan-vain 500 miljardisosaa absoluuttisen nollapisteen yläpuolella (-459,67 Fahrenheit-astetta eli -273,15 celsiusastetta). Se on yli miljoona kertaa kylmempi kuin tähtienvälinen avaruus. (Kaasun tiheys heidän kokeessaan oli niin pieni, että se luokiteltaisiin lähes tyhjiöksi useimmissa paikoissa.)
he havaitsivat, että molekyylit olivat melko stabiileja, eivätkä yleensä reagoineet ympärillään olevien muiden molekyylien kanssa. He havaitsivat myös, että molekyyleissä oli voimakkaita dipolimomentteja, jotka ovat molekyylissä olevien sähkövarausten jakaumia, jotka ohjaavat sitä, miten ne vetävät puoleensa tai hylkivät muita molekyylejä.
natrium ja kalium eivät yleensä muodosta yhdisteitä — molemmat ovat positiivisesti varautuneita, joten ne yleensä hylkivät toisiaan ja vetävät puoleensa alkuaineita, kuten klooria, joka tekee pöytäsuolaa (NaCl) tai kaliumkloridia (KCl). MIT: n ryhmä käytti haihtumista ja sitten lasereita viilentääkseen yksittäisten atomien pilviä. Sen jälkeen he levittivät magneettikenttää saadakseen ne tarttumaan toisiinsa muodostaen natriumkaliummolekyylejä.
seuraavaksi he käyttivät toista lasersarjaa natriumkaliummolekyylin jäähdyttämiseen. Toinen laser asetettiin taajuudelle, joka vastasi molekyylin alkuperäistä värähtelytilaa, ja toinen vastasi sen alinta mahdollista tilaa. Natriumkaliummolekyyli absorboi yhden laserin pienemmän energian ja emittoi energiaa korkeamman taajuuden laseriin. Tuloksena oli hyvin matala energiatila ja äärimmäisen kylmä molekyyli.
molekyyli ei edelleenkään ollut yhtä stabiili kuin arkikemikaalit, kestäen vain 2,5 sekuntia ennen hajoamistaan, mutta se on pitkä aika, kun käsitellään tämänkaltaisia ääriolosuhteita. Se on askel molekyylien viilentämiseksi entisestään, nähdäkseen joitakin teorioiden ennustamia kvanttimekaanisia vaikutuksia. Tällaisia vaikutuksia on osoitettu yksiatomisilla aineilla, kuten heliumilla, mutta ei koskaan molekyyleillä, jotka ovat mutkikkaampia pyöriessään ja värähdellessään. Esimerkiksi superkylmästä heliumista tulee nestettä, jolla ei ole viskositeettia – superfluidi. Teoreettisesti molekyylit saattavat päästä myös tällaisiin eksoottisiin tiloihin.
tutkimus julkaistiin Physical Review Letters-lehden toukokuun 22.numerossa.
Follow Live Science @livescience, Facebook & Google+. Alkuperäinen artikkeli Live Science.
- kuvat: maapallon 8 kylmintä paikkaa
- alkeet, rakas: 8 elementtiä, joista et ole kuullut
- Galleria: Unenomaiset kuvat paljastavat kauneuden fysiikassa