Ученые побили рекорд самой холодной температуры

Ученые только что побили рекорд самой холодной температуры, когда-либо измеренной в лаборатории: они достигли температуры охлаждения костей 38 триллионных долей градуса выше -273,15 по Цельсию, сбросив намагниченный газ на 120 метров вниз с башни.

Группа немецких исследователей изучала квантовые свойства так называемого пятого состояния материи: конденсата Бозе-Эйнштейна (БЭК), производного газа, существующего только в ультрахолодных условиях. Находясь в фазе БЭК, сама материя начинает вести себя как один большой атом, что делает ее особенно привлекательной темой для квантовых физиков, интересующихся механикой субатомных частиц. Температура - это мера молекулярной вибрации: чем больше движется совокупность молекул, тем выше общая температура. Таким образом, абсолютный ноль - это точка, в которой останавливается все молекулярное движение - минус 273,15 градуса Цельсия. Ученые даже разработали специальную шкалу для чрезвычайно низких температур, называемую шкалой Кельвина, где ноль Кельвина соответствует абсолютному нулю.

Приближаясь к абсолютному нулю, начинают происходить странные вещи. Например, согласно исследованию, опубликованному в 2017 году в журнале Nature Physics, свет становится жидкостью, которую можно буквально налить в контейнер. Согласно исследованию, опубликованному в 2017 году в журнале Nature Communications, переохлажденный гелий перестает испытывать трение при очень низких температурах. А в Лаборатории холодных атомов NASA исследователи даже стали свидетелями существования атомов сразу в двух местах.

В этом рекордном эксперименте ученые захватили облако из примерно 100 000 атомов газообразного рубидия в магнитном поле внутри вакуумной камеры. Затем они охладили камеру до уровня примерно 2 миллиардных градуса Цельсия выше абсолютного нуля, что само по себе было бы мировым рекордом.

Но это было недостаточно холодно для исследователей, которые хотели раздвинуть границы физики; чтобы стать еще холоднее, им нужно было имитировать условия дальнего космоса. Таким образом, команда разместила свою установку на Бременской башне Европейского космического агентства, исследовательском центре микрогравитации при Бременском университете в Германии. Опустив вакуумную камеру в свободное падение, быстро включив и выключив магнитное поле, позволив БЭК плавать, не сдерживаясь гравитацией, они почти до нуля замедлили молекулярное движение атомов рубидия. В результате БЭК оставалась на уровне 38 пикокельвинов - 38 триллионных долей Кельвина - примерно на 2 секунды, установив абсолютный рекорд. Предыдущий рекорд в 36 миллионных долей Кельвина был достигнут учеными Национального института стандартов и технологий (NIST) в Боулдере, штат Колорадо, с помощью специализированных лазеров. Самым холодным известным естественным местом во Вселенной является туманность Бумеранг, которая находится в созвездии Центавра, примерно в 5000 световых годах от Земли. По данным Европейского космического агентства, его средняя температура составляет -272 ° C (около 1 Кельвина).