Zespół naukowców z Niemiec pobił rekord najniższej temperatury mierzonej w warunkach laboratoryjnych. Mrożąca krew w żyłach wartość padła podczas badania tzw. piątego stanu materii, czyli kondensacji Bosego-Einsteina (BEC). W fazie BEC materia zaczyna funkcjonować jak jeden duży atom. Oryginalnie ten efekt kwantowy został odkryty przez NASA w lipcu 2018 r.
Rekordowo niska temperatura
Temperaturę mierzy się na podstawie wibracji molekularnej. Można to wytłumaczyć w prosty sposób: im szybciej porusza się zbiór cząsteczek, tym wyższa jest ich temperatura zbiorowa. Skrajnie niskie wartości podaje się w kelwinach. Zero absolutne odpowiada najniższej możliwej temperaturze, jaką może mieć materia. Jest to minus 273,15 stopnia Celsjusza. Czyli zero kelwinów.
W okolicach zera absolutnego można zaobserwować ciekawe zjawiska. Autorzy badań opublikowanych w 2017 r. na łamach czasopisma „Nature Physics” potwierdzili na przykład, że światło zachowuje się wówczas, jakby było cieczą. Inny eksperyment wykazał, że w ekstremalnie niskich temperaturach hel traci tarcie. Naukowcy z NASA's Cold Atom Lab zaobserwowali z kolei dwa identyczne atomy w dwóch miejscach jednocześnie.
Przekraczanie granic fizyki
W ramach przełomowego eksperymentu naukowcy umieścili chmurę około 100 tys. gazowych atomów rubidu w polu magnetycznym wewnątrz komory próżniowej. Następnie ochłodzili ją do około 2 miliardowych części stopnia Celsjusza powyżej zera absolutnego.
Naukowcy postanowili jeszcze dalej przesunąć granice fizyki. Aby odtworzyć skrajnie zimne warunki panujące w kosmosie, przenieśli komorę próżniową do Centrum Badań Mikrograwitacji na Uniwersytecie w Bremie. Tam wprawili ją w stan swobodnego spadku, jednocześnie na przemian włączając i wyłączając pole magnetyczne. To spowolniło ruch molekularny atomów rubidu niemal do zera.
Przez około 2 sekundy temperatura BEC wynosiła 38 pikokelwinów. Poprzedni rekord – 36 pikokelwinów – został ustanowiony przez naukowców z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST) w Boulder w stanie Kolorado za pomocą specjalistycznych laserów. Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology przewidują, że w przyszłości ultraniskie mogą być używane do budowy lepszych komputerów kwantowych.
Według Europejskiej Agencji Kosmicznej najzimniejszym miejscem we Wszechświecie jest położona około 5 tys. lat świetlnych od Ziemi Mgławica Bumerang. Tam średnia temperatura wynosi minus 272 stopnie Celsjusza.
