Dosiahli absolútny rekord v mínusovej teplote. Vedci sa priblížili k “nemožným” -273,15 °C

Sme o krok bližšie k dosiahnutiu absolútnej nuly – termodynamickej teploty, pri ktorej dosiahne entropia systému minimálnej hodnoty.

Ide o hypotetický stav látky, pri ktorom sa zastaví všetok tepelný pohyb častíc.

Rekordne nízka teplota

Nedávno sa odborníkom z Nemecka podarilo dostať na extrémne nízku teplotu, ktorá je iba o 38-bilióntin stupňa Celzia nad absolútnou nulou, teda nad teplotou -273,15 °C (nula Kelvinov). Na tému upozornil portál ScienceAlert.

H. Fu et al., Phys. Rev. Lett. 2018

Ako píše portál NewAtlas, absolútna nula je najchladnejšia možná teplota na termodynamickej škále. Predstavuje hypotetický bod, v ktorom nedochádza k žiadnemu pohybu.

Dosiahnutie tohto bodu, vzhľadom na to, že nikdy nemôžeme úplne odstrániť kinetickú energiu z atómov v systéme, je nemožné.

Napriek tomu sa vedci neustále snažia k tejto extrémne nízkej teplote priblížiť. Ako sa zdá, nedávno sa k nej priblížili viac, ako kedykoľvek predtým. Podarilo sa im totiž dosiahnuť teplotu  iba 38 pikoKelvinov, čo je teplota dostatočne nízka, aby s prehľadom prekonala všetky doterajšie rekordy.

V minulosti sa odborníkom z Harvardu podarilo dosiahnuť teplotu 500 nanoKelvinov a v laboratóriu Cold Atom na palube Medzinárodnej vesmírnej stanice, sa atómy mäkkého kovu zvaného rubídium, ochladili na teplotu 100 nanoKelvinov.

Ako sme spomínali, tieto teploty boli s prehľadom prekonané vďaka odborníkom z Nemecka, ktorí pri svojom experimente využili asi 100 000 atómov rubídia, ktoré uväznili v magnetickom poli vo vákuovej komore.

Následne komoru ochladili asi na 2-miliardtiny °C nad absolútnou nulou, čo samé o sebe bolo svetovým rekordom. Všetky výsledky boli zverejnené v žurnále Physical Review Letters.

Exotický „piaty“ stav hmoty

To viedlo k vytvoreniu extrémne chladného oblaku nazývaného Bose-Einsteinov kondenzát, ktorý sa považuje za exotický „piaty“ stav hmoty.

Bose-Einsteinov kondenzat. NASA/NIST

Inými slovami, v dôsledku tejto teploty, minimálneho pohybu a veľmi nízkeho energetického stavu, sa jednotlivé atómy začali prekrývať, čím vytvorili hustý oblak atómov, ktorý pôsobí ako jeden „super atóm“ – všetky atómy sa začali v podstate chovať ako jeden veľký atóm.

Keďže vedci chceli posunúť limity do absolútnych extrémov, rozhodli sa svoj experiment presunúť na tzv. „Drop Tower“ v Brémach.

Tam predmetnú vákuovú komoru pustili voľným pádom zo 120 metrov vysokej veže. Počas pádu tím odborníkov opakovane zapínal a vypínal magnetické pole, čím dochádzalo k rozpínaniu a zmršťovaniu plynu, píše NewAtlas.

Toto neustále prepínanie takmer úplne zastavilo pohyb atómov rubídia, čím sa ešte viac znížila teplota. Samozrejme, teplotu 38 pikoKelvinov sa nepodarilo udržať na veľmi dlhu dobu, ale i čas dve sekundy na rekord postačoval.

Simulácie tiež naznačili, že teoreticky by túto teplotu bolo možné v beztiažovom stave udržať až celých 17 sekúnd.

Čítajte viac z kategórie: Novinky