Рекорд самой низкой искусственно созданной температуры

28.09.2021

Ученым-физикам из Германии удалось получить самую низкую температуру, зарегистрированную за все время существования науки, всего 38 пикокельвинов, 38 триллионных долей градуса выше точки абсолютного нуля. В проведенном ими эксперименте использовался процесс свободного падения облака квантового газа и включение-выключение магнитного поля для того, чтобы замедлить атомы газа практически до полной остановки их теплового движения.

Точка абсолютного нуля, -273.15 градуса Цельсия, является самой низкой температурой, которую можно получить согласно всем канонам термодинамики. При такой температуре полностью прекращается тепловое движение атомов и эти атомы перестают обладать какой-либо кинетической энергией, что должно приводить к появлению весьма странных эффектов. Однако, достижение точки абсолютного нуля и ниже на практике недостижимо из-за того, что физически невозможно отобрать у атомов абсолютно всю их кинетическую энергию.

Однако ученые постоянно пытаются приблизиться к точке абсолютного нуля, несколько лет назад ученые из Гарварда успешно провели "самую холодную" химическую реакцию при температуре в 500 нанокельвинов, 500 миллионных частях градуса выше абсолютного нуля. Несколько позже в лаборатории Cold Atom Lab на борту Международной космической станции были проведены эксперименты при температуре в 100 нанокельвинов.

Однако, упомянутые выше температуры достаточно высоки по сравнению с последним достижением немецких ученых. И для того, чтобы получить такую температуру ученые использовали облако, состоящее из 100 тысяч атомов рубидия, пойманных в магнитную ловушку внутри вакуумной камеры. Сначала облако атомов было охлаждено до температуры, при которой образовался так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна, все атомы которого имеют квантовую взаимосвязь. Благодаря этой взаимосвязи все облако конденсата ведет себя как один большой атом, что позволяет видеть проявление квантовых эффектов в макро-масштабе.

Конденсат Бозе-Эйнштейна был сформирован при температуре в две миллиардных части выше точки абсолютного нуля, но при этом он был еще недостаточно холодным. Эксперимент проводился в специальной башне Bremen Drop Tower, в которой установлена вакуумная камера с магнитными ловушками, высотой 120 метров, в которой производятся эксперименты, связанные со свободным падением. И во время того, как облако конденсата Бозе-Эйнштейна свободно падало под воздействием гравитации, ученые включали и выключали магнитное строго в заранее рассчитанные моменты времени.

Когда магнитное поле включалось, облако конденсата Бозе-Эйнштейна несколько сжималось. Когда же происходило выключение магнитного поля, облако конденсата расширялось. Моменты включения и выключения магнитного поля были синхронизированы таким образом, что оказываемое этим воздействие привело практически к полной остановке движения атомов конденсата, что означает эффективное понижение температуры.

Во время такого эксперимента ученым удалось достичь и удержать рекордно низкую температуру на протяжении 2 секунд. Однако, расчеты созданных математических моделей показали, что в космосе в условиях микрогравитации или невесомости на борту спутника, к примеру, такая температура может продержаться в течение 17 секунд, чего будет достаточно для проведения весьма сложных экспериментов.

<< Назад: Ультратонкий диктофон Sony ICD-TX660 28.09.2021

>> Вперед: Искусственная сетчатка на фотоэлементах 27.09.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Светодиоды излучают ультрафиолет 02.03.2012 Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории создали светодиоды, которые излучают ультрафиолетовый свет. Уникальный источник света создан на основе стекла и неорганических нанокристаллов. Они дешевы в производстве, надежны и химически стабильны, что позволяет использовать УФ-светодиоды в медицине. Ультрафиолетовые светодиоды очень востребованы в медицине и биомедицинской диагностике. Они могут использоваться в лаборатории на чипе или в качестве имплантируемых источников света, вызывающих определенные фотохимические реакции. Такие устройства могут, например, избирательно активировать светочувствительные препараты или подсвечивать флуоресцентные маркеры. Однако до сих пор создать компактные холодные источники ультрафиолетового света не удавалось, по крайней мере, не было технологии массового производства дешевых миниатюрных источников УФ-света. Американским ученым впервые удалось изготовить дешевый УФ-светодиод, который можно интегрировать в кремниевые чипы. Новое устройство сделано из неорганических материалов и объединяет химическую инертность и механическую прочность стекла с материалом, обладающим электропроводностью и электролюминесценцией. Активная часть устройства состоит из нанокристаллов диоксида олова, покрытых оболочкой из оксида олова. От толщины оболочки зависят электрические свойства светодиода, что позволяет производить его настройку в процессе производства. Вещества нанесены на стеклянную подложку. В результате, новые светодиоды могут использоваться в суровых условиях, например для погружения в физиологический раствор или имплантации в тело.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025