Rekod suhu buatan buatan yang paling rendah 28.09.2021

Ahli fizik dari Jerman telah berjaya mendapatkan suhu terendah yang direkodkan dalam sejarah sains, hanya 38 picokelvin, 38 trilion darjah melebihi sifar mutlak. Percubaan mereka menggunakan proses kejatuhan bebas awan gas kuantum dan menghidupkan dan mematikan medan magnet untuk memperlahankan atom gas hampir berhenti sepenuhnya dari gerakan terma mereka.

Titik sifar mutlak, -273.15 darjah Celsius, ialah suhu terendah yang boleh diperolehi mengikut semua kanon termodinamik. Pada suhu sedemikian, gerakan terma atom berhenti sepenuhnya dan atom ini tidak lagi mempunyai sebarang tenaga kinetik, yang sepatutnya membawa kepada kemunculan kesan yang sangat pelik. Walau bagaimanapun, mencapai titik sifar mutlak dan ke bawah tidak boleh dicapai dalam amalan kerana hakikat bahawa secara fizikal adalah mustahil untuk mengambil sepenuhnya semua tenaga kinetik mereka daripada atom.

Walau bagaimanapun, saintis sentiasa cuba untuk mendekati titik sifar mutlak, beberapa tahun yang lalu saintis dari Harvard berjaya melakukan tindak balas kimia "paling sejuk" pada suhu 500 nanokelvin, 500 persejuta darjah di atas sifar mutlak. Tidak lama kemudian, eksperimen telah dijalankan di Cold Atom Lab di atas Stesen Angkasa Antarabangsa pada suhu 100 nanokelvin.

Bagaimanapun, suhu yang dinyatakan di atas agak tinggi berbanding pencapaian terbaru saintis Jerman. Dan untuk mendapatkan suhu itu, saintis menggunakan awan 100 atom rubidium yang terperangkap dalam perangkap magnet di dalam ruang vakum. Mula-mula, awan atom disejukkan kepada suhu di mana kondensat yang dipanggil Bose-Einstein terbentuk, yang kesemua atomnya mempunyai hubungan kuantum. Disebabkan hubungan ini, keseluruhan awan kondensat berkelakuan seperti satu atom besar, yang memungkinkan untuk melihat manifestasi kesan kuantum pada skala makro.

Kondensat Bose-Einstein telah terbentuk pada suhu dua bilion di atas titik sifar mutlak, tetapi ia belum cukup sejuk. Eksperimen telah dijalankan di Menara Drop Bremen khas, yang mempunyai ruang vakum dengan perangkap magnet, 120 meter tinggi, di mana eksperimen jatuh bebas dilakukan. Dan sementara awan kondensat Bose-Einstein jatuh bebas di bawah pengaruh graviti, saintis menghidupkan dan mematikan magnet dengan ketat pada titik yang telah dikira dalam masa.

Apabila medan magnet dihidupkan, awan kondensat Bose-Einstein mengecut sedikit. Apabila medan magnet dimatikan, awan kondensat mengembang. Detik-detik menghidupkan dan mematikan medan magnet disegerakkan sedemikian rupa sehingga kesan yang dikenakan oleh ini membawa kepada pemberhentian hampir lengkap pergerakan atom kondensat, yang bermaksud penurunan suhu yang berkesan.

Semasa eksperimen sedemikian, saintis berjaya mencapai dan mengekalkan rekod suhu rendah selama 2 saat. Walau bagaimanapun, pengiraan model matematik yang dicipta telah menunjukkan bahawa di ruang angkasa dalam keadaan mikrograviti atau tanpa berat di atas satelit, contohnya, suhu sedemikian boleh bertahan selama 17 saat, yang cukup untuk menjalankan eksperimen yang sangat kompleks.