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 bezwzględne odpowiada najniższej możliwej temperaturze, jaką może mieć ciało, a jak ustalili niemieccy badacze, jest to -273.15 stopni Celsjusza.

W okolicach 0 Kelwinów można zaobserwować ciekawe zjawiska. Autorzy badań opublikowanych w 2017 r. na łamach czasopisma „Nature Physics” potwierdzili na przykład, że światło staje się wówczas płynną 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 miliardów stopni Celsjusza powyżej zera bezwzględnego.

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, gdzie średnia temperatura wynosi -272 stopnie Celsjusza.