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
Symulacja walki F-35 z Su-30. Nie chcą ujawnić, kto zwyciężył
Symulacja walki F-35 z Su-30. Nie chcą ujawnić, kto zwyciężył
Chiny rozmieszczają je na Pacyfiku. Widzą wszystko
Chiny rozmieszczają je na Pacyfiku. Widzą wszystko
Nieznane drony w Europie. Pojawiły się na krańcach NATO
Nieznane drony w Europie. Pojawiły się na krańcach NATO
Incydent na wysokości 10 kilometrów. Coś uderzyło w samolot pasażerski
Incydent na wysokości 10 kilometrów. Coś uderzyło w samolot pasażerski
Kosmiczna zbroja. Będzie chronić satelity i astronautów
Kosmiczna zbroja. Będzie chronić satelity i astronautów
Przyjrzeli się śniegowi w Alpach. Nie mają dobrych wieści dla świata
Przyjrzeli się śniegowi w Alpach. Nie mają dobrych wieści dla świata
Rzadkie zjawisko na niebie. Udało mu się je sfotografować
Rzadkie zjawisko na niebie. Udało mu się je sfotografować
Mają najpotężniejszy pocisk na świecie. Stworzył go sojusznik Polski
Mają najpotężniejszy pocisk na świecie. Stworzył go sojusznik Polski
Bat na Shahedy Rosjan. Ukraińcy opracowali Bulleta
Bat na Shahedy Rosjan. Ukraińcy opracowali Bulleta
Problem w otoczeniu Słońca. O tym zagrożeniu wiemy niewiele
Problem w otoczeniu Słońca. O tym zagrożeniu wiemy niewiele
Są główną tarczą antybalistyczną Ukrainy. Ta chce pozyskać kolejne 25 sztuk
Są główną tarczą antybalistyczną Ukrainy. Ta chce pozyskać kolejne 25 sztuk
Wszystko jasne. Berlin zdecydował w sprawie F-35
Wszystko jasne. Berlin zdecydował w sprawie F-35