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

Wybrane dla Ciebie

Ukraińcy o polskim czołgu K2. Piszą, że może być gorszy niż oryginał
Ukraińcy o polskim czołgu K2. Piszą, że może być gorszy niż oryginał
Niezidentyfikowane obiekty na niebie. Kraj NATO zamknął lotnisko
Niezidentyfikowane obiekty na niebie. Kraj NATO zamknął lotnisko
1000 km/h to był dopiero początek. Jak szybko leciał najszybszy człowiek?
1000 km/h to był dopiero początek. Jak szybko leciał najszybszy człowiek?
Najdłużej żyjące zwierzę. Ten gatunek pamięta czasy Jezusa
Najdłużej żyjące zwierzę. Ten gatunek pamięta czasy Jezusa
Rosja wciąż ma spore możliwości. Ostrzeżenie ukraińskiego wojskowego
Rosja wciąż ma spore możliwości. Ostrzeżenie ukraińskiego wojskowego
Rzucili wyzwanie amerykańskiemu F-35. Chiny prezentują nowy myśliwiec
Rzucili wyzwanie amerykańskiemu F-35. Chiny prezentują nowy myśliwiec
Ukraińcy zbudowali ją sami. Ich broń góruje nad zachodnimi
Ukraińcy zbudowali ją sami. Ich broń góruje nad zachodnimi
Ukraińcy zestrzelili drony podczas pokazu. Zrobili to nad krajem NATO
Ukraińcy zestrzelili drony podczas pokazu. Zrobili to nad krajem NATO
Ukraińcy w siódmym niebie. Zachwalają broń z Polski
Ukraińcy w siódmym niebie. Zachwalają broń z Polski
NATO poprosiło Ukraińców o pomoc. Mieli  kluczowy sprzęt
NATO poprosiło Ukraińców o pomoc. Mieli kluczowy sprzęt
Trzy zielone komety widoczne na niebie. Jedna z nich będzie blisko Ziemi
Trzy zielone komety widoczne na niebie. Jedna z nich będzie blisko Ziemi
Rosja zbudowała własnego Starlinka na dronach. Ma poważne ograniczenia
Rosja zbudowała własnego Starlinka na dronach. Ma poważne ograniczenia