ساخت سردترین ماده جهان با استفاده از لیزر

کادن هازارد، استاد دانشگاه رایس و نویسنده نظری مربوطه این مطالعه گفت: «مگر اینکه یک تمدن فرازمینی قبلاً آزمایش‌هایی مانند این انجام دهد، هر بار که این آزمایش در دانشگاه کیوتو انجام می‌شود، سردترین فرمیون‌های جهان را تولید می‌کند.» عضو پژوهشی فرمیون ها ذرات کمیاب نیستند. آنها شامل چیزهایی مانند الکترون هستند و یکی از دو نوع ذره ای هستند که همه مواد از آنها ساخته شده است.

این تیم در حال حاضر بر روی توسعه اولین ابزاری کار می کند که قادر به اندازه گیری رفتاری است که یک میلیاردم درجه بالاتر از صفر مطلق است.

در آزمایشگاهی در کیوتو، ژاپن، محققان در حال کار بر روی آزمایش‌های بسیار جالبی هستند. تیمی از دانشمندان از دانشگاه کیوتو و دانشگاه رایس در هیوستون، تگزاس، ماده را تا حدود یک میلیاردم صفر مطلق (دمایی که در آن تمام حرکت متوقف می‌شود، سرد کرده‌اند) که آن را به سردترین ماده در جهان تبدیل کرده‌اند. به گفته دانشگاه رایس، این مطالعه دری را به روی میدان ناشناخته مغناطیس کوانتومی باز می کند.

این مدل به اتم‌ها اجازه می‌دهد تا ویژگی‌های کوانتومی غیرمعمول خود را نشان دهند، که شامل رفتار جمعی بین الکترون‌ها می‌شود، مانند گروهی از طرفداران که در یک بازی فوتبال حرکت «موجی» می‌کنند.

تیم کیوتو به رهبری یوشیرو تاکاهاشی، نویسنده این مطالعه، از لیزر برای خنک کردن فرمیون‌ها (یا ذراتی مانند پروتون، نوترون و الکترون‌هایی که عدد کوانتومی اسپین آنها نصف عدد صحیح مانند 1.2 یا 2.3 است) از اتم‌های ایتربیوم به حدود یک استفاده کردند. یک میلیاردم صفر مطلق حدود 3 میلیارد بار سردتر از فضای بین ستاره ای است. این منطقه از فضا هنوز توسط پس زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) یا تشعشعات انفجار بزرگ در حدود 13.7 میلیارد سال پیش گرم می شود. سردترین منطقه شناخته شده فضا، سحابی بومرنگ است که دمای آن یک درجه بالاتر از صفر مطلق است و 3000 سال نوری از زمین فاصله دارد.

در این آزمایش از لیزر برای خنک کردن ماده با توقف حرکت 300000 اتم ایتربیوم در یک شبکه نوری استفاده شد. مدل هابارد را شبیه سازی می کند، یک فیزیک کوانتومی که اولین بار توسط فیزیکدان نظری جان هابارد در سال 1963 ارائه شد.

هازارد معتقد است: این سیستم ها بسیار عجیب و خاص هستند، اما امید این است که با مطالعه و درک آن ها بتوان اجزای اصلی را که باید در مواد واقعی وجود داشته باشد، شناسایی کرد.

هازارد می گوید: «مزیت این سرماخوردگی این است که فیزیک بدن واقعاً تغییر می کند. فیزیک شروع به مکانیک کوانتومی تر شدن می کند و به شما امکان می دهد پدیده های جدیدی را ببینید.

ادامه مطلب

منبع: popci

تیم تحرریه شبکه خبری فناوری اطلاعات و ارتباطات

یکی از نویسندگان این مطالعه افزود: هدف مدل هابارد بدست آوردن مواد خام مورد نیاز برای چیزی است که یک جامد را به فلز، عایق، آهنربا یا ابررسانا تبدیل می کند. یک سوال جالب که آزمایش ها می توانند بررسی کنند نقش تقارن است. توانایی طراحی آن در آزمایشگاه فوق العاده است. اگر بتوانیم این را درک کنیم، می تواند ما را به سمت ایجاد مواد واقعی با خواص جدید و دلخواه سوق دهد.

هازارد می گوید: «دماسنجی که آنها در کیوتو استفاده می کنند، یکی از موارد مهمی است که نظریه ما پیشنهاد می کند. با مقایسه اندازه گیری آنها با محاسبات ما می توانیم دما را تعیین کنیم. رکورد دما به لطف فیزیک جدید سرگرم کننده همراه با تقارن بسیار بالای سیستم به دست آمده است.