Учёные охладили вещество до рекордно низкой температуры

Исследователи из Йельского университета официально установили новый мировой рекорд, охладив молекулы вещества до рекордно низкого значения.

Минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело в нашей вселенной, равен минус 273,12 градусам Цельсия и называется абсолютный нуль температуры. Учёным из Йельского университета удалось при помощи особой лазерной технологии охладить молекулы вещества до температуры, которая всего на 0,0025 градуса выше абсолютного нуля. Само собой разумеется, что это на сегодняшний день можно считать рекордно низкой искусственно достигнутой температурой вещества на нашей планете.

Технология, с помощью которой учёным удалось добиться такого эффекта, называется «магнитно-оптический захват» (MOT – magneto-optical trapping) и основывается на одновременном охлаждении отдельных атомов вещества и удерживании их на месте при помощи лазера и магнитного поля.

«Мы только начали исследовать химические реакции, которые происходят с веществами в состоянии очень близком к абсолютному нулю температуры, — поделился с журналистами издания Nature профессор физики Йельского университета Дэйв ДеМилл, — У нас появился реальный шанс понять фундаментальные основы важных химических механизмов».

До сих пор никому из учёных в мире не удавалось достаточно долго удерживать атомы на одном месте в процессе охлаждения из-за их сложных колебаний и вращений, но команда профессора ДеМилла построила свой собственный аппарат в лаборатории, благодаря которому удалось обуздать непослушные частицы. Аппарат представляет собой сложный многоуровневый механизм с огромным количеством электрических компонентов, зеркал и холодильных установок, управляемый с помощью компьютера. Длина лазерных волн, генерируемых аппаратом, контролируется до девятого знака после запятой.

Опыт происходил следующим образом: из криогенной холодильной камеры испускалась тонкая струя молекул монофторида стронция (SrF), которая замедлялась при помощи мощных лазеров. Замедленные молекулы входили в магнитное поле особой формы, где они сталкивались ещё с тремя перпендикулярными друг другу лазерными лучами. Именно в месте пересечения трёх лучей молекулы и оказывались в так называемой магнитно-оптической ловушке.

«Квантовая механика позволяет нам одновременно охладить молекулы и приложить к ним силу, благодаря которой они будут левитировать в практически идеальном вакууме», — добавил профессор.

Вещество SrF было выбрано благодаря своей структурной простоте. По сути, монофторид стронция – это всего лишь один эффективный электрон, который вращается вокруг ядра. Данный эксперимент открывает перед исследователями новые горизонты и сулит множество важных открытий в самом ближайшем будущем.