Các nhà vật lý đã phá kỷ lục về nhiệt độ thấp nhất đạt được trong điều kiện phòng thí nghiệm

Các nhà khoa học đã lập kỷ lục mới về nhiệt độ thấp nhất từng được ghi nhận trong điều kiện phòng thí nghiệm. Chúng đạt đến nhiệt độ chỉ 38 phần nghìn tỷ độ so với độ không tuyệt đối, là -273,15 ° C. Điều này đạt được bằng cách thả khí từ hóa xuống từ độ cao 120 mét.

Một nhóm các nhà nghiên cứu người Đức đã nghiên cứu các tính chất lượng tử của cái gọi là trạng thái thứ năm của vật chất: ngưng tụ Bose-Einstein, một chất khí dẫn xuất chỉ tồn tại trong môi trường siêu lạnh. Trong giai đoạn này, vật chất bắt đầu hoạt động giống như một nguyên tử lớn, khiến nó trở thành một chủ đề đặc biệt hấp dẫn đối với các nhà vật lý lượng tử nghiên cứu cơ học của các hạt hạ nguyên tử.

Nhiệt độ là thước đo dao động của phân tử: tập hợp các phân tử càng di chuyển nhiều thì nhiệt độ tổng thể của cơ thể hoặc vật chất càng cao. Do đó, độ không tuyệt đối là nhiệt độ tại đó các phân tử dừng bất kỳ chuyển động nào - -273,15 ° C hoặc bằng không trên thang Kelvin. Khi nhiệt độ tiến gần đến độ không tuyệt đối, những hiện tượng khá kỳ lạ bắt đầu xảy ra. Ví dụ, theo một nghiên cứu được công bố vào năm 2017 trên tạp chí Nature Physics, trong những điều kiện như vậy, ánh sáng trở thành chất lỏng có thể đổ vào bình chứa. Tại Phòng thí nghiệm Nguyên tử Lạnh của NASA, các nhà nghiên cứu thậm chí đã chứng kiến ​​sự tồn tại của các nguyên tử ở hai nơi cùng một lúc.

Về cuộc thí nghiệm Các nhà nghiên cứu người Đức đã bẫy một đám mây có khoảng 100 nguyên tử rubidi ở dạng khí trong từ trường bên trong một buồng chân không. Sau đó, họ làm lạnh buồng đến nhiệt độ khoảng 2 tỷ độ C so với độ không tuyệt đối, tự nó đã là một kỷ lục thế giới. Nhưng nó không đủ lạnh đối với các nhà nghiên cứu, và họ quyết định mô phỏng các điều kiện của không gian sâu để làm mát nó hơn nữa. Nhóm nghiên cứu đã đặt cơ sở của họ trên Tháp Bremen của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu tại Trung tâm Nghiên cứu Trọng lực Vi mô ở Đại học Bremen. Việc bay của buồng chân không trong tình trạng rơi tự do với sự bật và tắt nhanh chóng của từ trường, cho phép chất ngưng tụ Bose-Einstein lơ lửng không bị hạn chế bởi trọng lực, làm chậm chuyển động phân tử của các nguyên tử rubidi gần như bằng không. Kết quả là, nhiệt độ chỉ đạt 38 nghìn tỷ độ trên độ không tuyệt đối.

Kỷ lục nhiệt độ trước đó được thiết lập bởi các nhà khoa học Mỹ từ Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia ở Colorado. Sau đó đạt đến nhiệt độ 36 phần triệu độ trên độ không tuyệt đối. Nơi lạnh nhất được biết đến trong vũ trụ là Tinh vân Boomerang, cách Trái đất khoảng 5000 năm ánh sáng. Nhiệt độ trung bình của nó là -272 ° C.

Đọc thêm:

• Giải Nobel Vật lý năm 2021 được trao cho 3 nhà khoa học vì đã đưa trật tự trở nên hỗn loạn
• Các nhà vật lý đã đề xuất một cách để kiểm tra các dự đoán của lý thuyết dây