fizycy mają schłodzone cząsteczki do zaledwie odrobiny powyżej zera absolutnego — chłodniejsze niż poświata Wielkiego Wybuchu.
naukowcy stworzyli takie supercząsteczki, są to najzimniejsze cząsteczki (które są dwoma lub więcej atomami chemicznie połączonymi), jakie kiedykolwiek stworzono-twierdzą naukowcy. Osiągnięcie to może ujawnić zwariowaną fizykę, która miała wystąpić w wyjątkowo niskich temperaturach.
w normalnych, codziennych temperaturach, atomy i cząsteczki wirują z superszybkimi prędkościami wokół nas, nawet zderzając się ze sobą. Jednak dziwne rzeczy dzieją się, gdy materia staje się ekstremalnie zimna. Fizycy sądzili, że cząstki te przestaną się zderzać jako jednostki, a zamiast tego zachowają się jak pojedyncze ciało. Rezultatem były egzotyczne stany materii, nigdy wcześniej nie zaobserwowane.
aby zbadać ten zimny scenariusz, zespół z MIT, kierowany przez fizyka Martina Zwierleina, ochłodził Gaz sodowo-potasowy za pomocą laserów, aby rozproszyć energię poszczególnych cząsteczek gazu. Schłodzili cząsteczki gazu do temperatury zaledwie 500 nanokelwinów-zaledwie 500 miliardowych części stopnia powyżej zera bezwzględnego (minus 459,67 stopni Fahrenheita lub minus 273,15 stopni Celsjusza). To ponad milion razy zimniejsze niż przestrzeń międzygwiezdna. (Gęstość gazu w ich eksperymencie była tak mała, że w większości miejsc kwalifikowałaby się jako zbliżona do próżni.)
odkryli, że cząsteczki są dość stabilne i nie reagują z innymi cząsteczkami wokół nich. Odkryli również, że cząsteczki wykazują silne momenty dipolowe, które są rozkładami ładunków elektrycznych w cząsteczce, które regulują sposób przyciągania lub odpychania innych cząsteczek.
sód i potas zwykle nie tworzą związków-oba są naładowane dodatnio, więc zwykle odpychają się nawzajem i są przyciągane do takich pierwiastków jak chlor, który tworzy sól kuchenną (NaCl) lub chlorek potasu (KCl). Zespół MIT używał parowania, a następnie laserów, aby schłodzić chmury pojedynczych atomów. Następnie użyli pola magnetycznego, aby sklejać się razem, tworząc cząsteczki sodu i potasu.
następnie użyli innego zestawu laserów do chłodzenia cząsteczki sodu potasu. Jeden laser został ustawiony na częstotliwości, która pasowała do początkowego stanu wibracji cząsteczki, a drugi pasował do jej najniższego możliwego stanu. Cząsteczka sodowo-potasowa absorbowała niższą energię z jednego lasera i emitowała energię do lasera o wyższej częstotliwości. Rezultatem był bardzo niski stan energetyczny i wyjątkowo zimna cząsteczka.
cząsteczka nadal nie była tak stabilna jak codzienne chemikalia, trwała zaledwie 2,5 sekundy przed rozpadem, ale to dużo czasu, gdy mamy do czynienia z takimi ekstremalnymi warunkami. Jest to krok do dalszego chłodzenia cząsteczek, aby zobaczyć niektóre z efektów mechaniki kwantowej, które teorie przewidują. Takie efekty zostały wykazane w substancjach z pojedynczym atomem, takich jak hel, ale nigdy w cząsteczkach, które są bardziej skomplikowane, ponieważ obracają się i wibrują. Na przykład super-zimny Hel staje się cieczą bez lepkości-nadpłynem. Teoretycznie cząsteczki mogą również wchodzić w takie egzotyczne Stany.
badanie zostało opublikowane w numerze czasopisma Physical Review Letters z 22 maja.
Obserwuj Live Science @livescience, Facebook& Google+. Oryginalny artykuł o żywej nauce.
- zdjęcia: 8 najzimniejszych miejsc na Ziemi
- Elementary, moja droga: 8 elementów, o których nigdy nie słyszałeś
- Galeria: marzycielskie obrazy ujawniają piękno w fizyce