นักฟิสิกส์ทำลายสถิติอุณหภูมิต่ำสุดในห้องทดลอง

นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างสถิติใหม่สำหรับอุณหภูมิที่ต่ำที่สุดที่เคยบันทึกไว้ในห้องปฏิบัติการ พวกมันมีอุณหภูมิเพียง 38 ล้านล้านส่วนเหนือระดับศูนย์สัมบูรณ์ซึ่งอยู่ที่ -273,15° C โดยการปล่อยก๊าซแม่เหล็กลงมาจากความสูง 120 เมตร

นักวิจัยชาวเยอรมันกลุ่มหนึ่งได้ศึกษาคุณสมบัติทางควอนตัมของสถานะที่ห้าที่เรียกว่า Bose-Einstein condensate ซึ่งเป็นก๊าซอนุพันธ์ที่มีอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เย็นจัดเท่านั้น ในระยะนี้ สสารจะเริ่มทำตัวเหมือนอะตอมขนาดใหญ่ ทำให้เป็นหัวข้อที่น่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับนักฟิสิกส์ควอนตัมที่ศึกษากลไกของอนุภาคย่อยของอะตอม

อุณหภูมิเป็นตัววัดการสั่นสะเทือนของโมเลกุล ยิ่งกลุ่มของโมเลกุลเคลื่อนที่มากเท่าใด อุณหภูมิโดยรวมของร่างกายหรือสสารก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ดังนั้น ศูนย์สัมบูรณ์คืออุณหภูมิที่โมเลกุลหยุดการเคลื่อนไหว – -273,15° C หรือศูนย์ในระดับเคลวิน เมื่ออุณหภูมิเข้าใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ ปรากฏการณ์ที่ค่อนข้างแปลกประหลาดก็เริ่มเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น จากการศึกษาที่ตีพิมพ์ในปี 2017 ในวารสาร Nature Physics ภายใต้สภาวะดังกล่าว แสงจะกลายเป็นของเหลวที่สามารถเทลงในภาชนะได้ ที่ Cold Atom Laboratory ของ NASA นักวิจัยได้เห็นการมีอยู่ของอะตอมในสองแห่งในเวลาเดียวกัน

เกี่ยวกับ การทดลอง นักวิจัยชาวเยอรมัน พวกเขาดักจับกลุ่มเมฆของอะตอมรูบิเดียมที่เป็นก๊าซประมาณ 100 อะตอมในสนามแม่เหล็กภายในห้องสุญญากาศ จากนั้นพวกเขาทำให้ห้องเย็นลงจนมีอุณหภูมิประมาณ 2 พันล้านองศาเซลเซียสเหนือศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่งโดยตัวมันเองจะเป็นสถิติโลก แต่มันยังเย็นไม่พอสำหรับนักวิจัย และพวกเขาตัดสินใจที่จะจำลองสภาพของห้วงอวกาศเพื่อทำให้เย็นลงมากยิ่งขึ้น ทีมงานได้ตั้งโรงงานไว้ที่ Bremen Tower ของ European Space Agency ที่ศูนย์วิจัย Microgravity Research Center ที่มหาวิทยาลัย Bremen การบินของห้องสุญญากาศในการตกอย่างอิสระด้วยการเปิดและปิดอย่างรวดเร็วของสนามแม่เหล็ก ซึ่งช่วยให้คอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ลอยได้โดยไม่ถูกจำกัดด้วยแรงโน้มถ่วง ทำให้การเคลื่อนที่ของโมเลกุลของอะตอมรูบิเดียมช้าลงจนเกือบเป็นศูนย์ เป็นผลให้อุณหภูมิเพียง 38 ล้านล้านองศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์

บันทึกอุณหภูมิก่อนหน้านี้กำหนดโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันจากสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติในโคโลราโด จากนั้นอุณหภูมิสูงถึง 36 ล้านองศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ สถานที่ที่หนาวที่สุดในจักรวาลคือเนบิวลาบูมเมอแรง ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 5000 ปีแสง อุณหภูมิเฉลี่ยอยู่ที่ -272°C

อ่าน:

• รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ 2021 มอบให้แก่นักวิทยาศาสตร์ 3 คน เหตุก่อความวุ่นวาย
• นักฟิสิกส์ได้เสนอวิธีทดสอบการทำนายทฤษฎีสตริง