77 nanokelwinów. Oto najzimniejszy makroskopowy obiekt na Ziemi

Materia otaczających nas obiektów wydaje się spokojna i stabilna. Jednak gdybyśmy spojrzeli na zwykły blat swojego biurka pod ogromnym powiększeniem, ujawniającym wiązania atomowe i cząstki elementarne – ujrzelibyśmy chaotyczną kwantową dżunglę.

Zwierciadło LIGOZwierciadła zainstalowane w interferometrach LIGO należą do najprecyzyjniej wykonanych obiektów na świecie.
Źródło zdjęć: © Caltech/MIT/LIGO Lab

Fizycy oraz inżynierowie od dawna eksperymentują z próbami unieruchamiania fragmentów materii z pomocą pułapek magnetycznych oraz ekstremalnie niskich temperatur. Osiągnięcie temperatury zera kelwinów, czyli kompletne wytłumienie wszelkich drgań i kwantowych fluktuacji, jest w praktyce niemożliwe, w związku z obowiązywaniem zasady nieoznaczoności Heisenberga.

Mimo to, potrafimy podejść bardzo blisko tej granicy, osiągając temperatury miliardowych lub nawet bilionowych części kelwina. Oczywiście z przyczyn technicznych, większość takich prób dotyczyła niemal wyłącznie maleńkich grup atomów i molekuł, o mikrych rozmiarach oraz masach mierzonych w miliardowych częściach grama.

W opublikowanym na łamach Science artykule „Approaching the motional ground state of a 10-kg object” naukowcy pochwalili się pierwszym, niemal doskonałym zmrożeniem ciała makroskopowego, zawierającego szacunkowo około oktyliona atomów (jedynka i 26 zer). Temperatura materii o masie 10 kilogramów spadła do 77 nanokelwinów, czyli miliardowych części kelwina ponad zero absolutne. Jak zaznacza jeden z autorów publikacji – Vivishek Sudhir – do głównych celów tego typu doświadczeń należy sprawdzenie "w jaki sposób grawitacja może wpływać na duże obiekty w uporządkowanym stanie kwantowym, o czym dotychczas mogliśmy tylko marzyć".

Osiągnięcie należy do Chrisa Whittle’a i jego zespołu, pracującego na co dzień dla LIGO Laboratory, a zatem placówki odpowiedzialnej za spektakularne odkrycia w dziedzinie fal grawitacyjnych. Nie jest to przypadek, ponieważ zamrożone i maksymalnie ustabilizowane podzespoły interferometrów są niezbędne dla precyzyjnych pomiarów niezwykle delikatnych zaburzeń czasoprzestrzeni. Praca nad zupełnym wyeliminowaniem wibracji termicznych zostanie w przyszłości wykorzystana do usprawnienia zwierciadeł i oscylatorów LIGO, zwiększy czułość aparatury, a tym samym pozwoli odbierać fale grawitacyjne dobiegające z odleglejszych zakątków kosmosu.

Więcej informacji znajdziecie w oryginalnej publikacji: C. Whittle, E. Hall, S. Dwye, V. Sudhir, Approaching the motional ground state of a 10-kg object, "Science" 18 Jun 2021, https://science.sciencemag.org/content/372/6548/1333.abstract

Źródło artykułu: WP Tech
Trefna broń kraju NATO. Rani własnych żołnierzy
Trefna broń kraju NATO. Rani własnych żołnierzy
Tak omijają sankcje. Kupują tony rosyjskiej broni
Tak omijają sankcje. Kupują tony rosyjskiej broni
Zachodnie technologie w rękach Rosjan? Media: to wina Francji
Zachodnie technologie w rękach Rosjan? Media: to wina Francji
Bohater mema zebrał już tysiące dolarów. Fortuna trafi na szczytny cel
Bohater mema zebrał już tysiące dolarów. Fortuna trafi na szczytny cel
Dwa wypadki lotnicze w ciągu 30 minut. Czarna seria Amerykanów
Dwa wypadki lotnicze w ciągu 30 minut. Czarna seria Amerykanów
Fascynujące odkrycie za Saturnem. Chiron też będzie miał pierścienie
Fascynujące odkrycie za Saturnem. Chiron też będzie miał pierścienie
Zestrzelony w Ukrainie. Rosjanie stracili cenną maszynę z załogą
Zestrzelony w Ukrainie. Rosjanie stracili cenną maszynę z załogą
Chiński satelita sfotografowany z orbity. Wkrótce potem zakończył misję
Chiński satelita sfotografowany z orbity. Wkrótce potem zakończył misję
W Indiach zasiano chmury, by pozbyć się smogu. Deszcz ma spaść wkrótce
W Indiach zasiano chmury, by pozbyć się smogu. Deszcz ma spaść wkrótce
Gigantyczny krater odkryty w Chinach. To było potężne uderzenie
Gigantyczny krater odkryty w Chinach. To było potężne uderzenie
"Cenniejsze niż złoto". MON robi duży krok, by je pozyskać
"Cenniejsze niż złoto". MON robi duży krok, by je pozyskać
Unikalny układ planetarny. Takiego jeszcze nie widzieliśmy
Unikalny układ planetarny. Takiego jeszcze nie widzieliśmy