fysiker har kylda molekyler till bara en smidgen över absolut noll — kallare än efterglödet av Big Bang.
forskare har skapat sådana superchilled atomer, dessa är de kallaste molekylerna (som är två eller flera atomer kemiskt anslutna) som någonsin skapats, sa forskarna. Prestationen kan avslöja den galna fysiken som tros inträffa vid käftande kalla temperaturer.
Vid normala vardagstemperaturer whiz atomer och molekyler vid supersnabba hastigheter runt oss, till och med kraschar in i varandra. Ändå händer konstiga saker när materien blir extremt kall. Och fysiker hade trott att dessa partiklar skulle upphöra att zip och kollidera som individer, och istället skulle bete sig som en enda kropp. Resultatet ansågs vara exotiska tillstånd av materia som aldrig observerats tidigare.
för att utforska detta kalla scenario kyldes ett team vid MIT, ledd av fysikern Martin Zwierlein, en natriumkaliumgas med hjälp av lasrar för att sprida energin hos enskilda gasmolekyler. De kylde gasmolekylerna till temperaturer så låga som 500 nanokelvins — bara 500 miljarder av en grad över absolut noll (minus 459.67 grader Fahrenheit, eller minus 273.15 grader Celsius). Det är mer än en miljon gånger kallare än interstellärt utrymme. (Gasens densitet i deras experiment var så liten att den skulle kvalificera sig som nära vakuum på de flesta ställen.)
de fann att molekylerna var ganska stabila och tenderade att inte reagera med andra molekyler runt dem. De fann också att molekylerna visade starka dipolmoment, vilka är fördelningarna av elektriska laddningar i en molekyl som styr hur de lockar eller avvisar andra molekyler.
natrium och kalium bildar vanligtvis inte föreningar-båda är positivt laddade, så de avvisar vanligtvis varandra och lockas till element som klor, vilket gör bordsalt (NaCl) eller kaliumklorid (KCl). MIT-teamet använde avdunstning, och sedan lasrar, för att kyla molnen av enskilda atomer. De applicerade sedan ett magnetfält för att få dem att hålla ihop för att bilda natriumkaliummolekyler.
därefter använde de en annan uppsättning lasrar för att kyla en natriumkaliummolekyl. En laser sattes på en frekvens som matchade molekylens initiala vibrerande tillstånd, och den andra matchade dess lägsta möjliga tillstånd. Natriumkaliummolekylen absorberade den lägre energin från en laser och emitterade energi till den högre frekvenslasern. Resultatet var ett mycket lågt energitillstånd och en extremt kall molekyl.
molekylen var fortfarande inte lika stabil som vardagliga kemikalier, varade bara 2,5 sekunder innan den bröt upp, men det är länge när man hanterar extrema förhållanden som detta. Det är ett steg för att kyla molekylerna ytterligare, för att se några av de kvantmekaniska effekterna som teorier förutsäger. Sådana effekter har visats i enstaka atomämnen som helium, men aldrig i molekyler, som är mer komplicerade när de roterar och vibrerar. Till exempel blir superkallt helium en vätska utan viskositet-en superfluid. Teoretiskt kan molekyler också komma in i sådana exotiska tillstånd.
studien publicerades i Maj 22 nummer av tidskriften Physical Review Letters.
följ Live Science @livescience, Facebook& Google+. Originalartikel om levande vetenskap.
- foton: de 8 kallaste platserna på jorden
- elementär, min kära: 8 element du aldrig hört talas om
- Galleri: drömmande bilder avslöjar skönhet i fysik