Molekuly Chlazené Blízko k Absolutní Nule Rozbil Nové Fyziky Záznam

dvoustupňový proces chlazení pomocí laserů umožnila fyzikům, aby se zasadila molekuly vápníku monofluoride dolů na rekordně nízké teploty, mlátit bariéru, která až do teď byla neprůjezdná.

před desítkami let, chlazení jednotlivých atomů na téměř absolutní nulu otevřelo nový svět výzkumu pro částicové fyziky. Tento nejnovější průlom by také mohl poskytnout úrodnou půdu pro další informace o tom, jak se atomy chovají, když jsou spojeny dohromady jako molekuly.

proces za rekordní chlazení provedené vědci z Centra pro Studené Ohledu na Imperial College v Londýně není tak odlišné od těch, používá pro ochlazení atomů.

pohybující se částice je horká částice, což znamená, že k ochlazení atomu nebo molekuly stačí zpomalit jeho bzučení.

Jeden způsob, jak to udělat, je využít jak atomy pohlcují a vyzařují kvanta světla, potenciálně ztrácí některé dynamiku v procesu.

laser naladěný na určitou frekvenci je zaměřen na atomy zachycené v uzavřeném prostoru magnetickým polem.

pokud se atom pohybuje od světla, frekvence, kterou zažívá, je Dopplerova posunuta mírně směrem k červenému konci spektra. Pokud se částice pohybuje do paprsku, frekvence, která ji zasáhne, se posune směrem k modrému konci.

správná frekvence znamená, že atomy pohybující se do laseru při dané rychlosti mohou absorbovat foton světla. To narazí na jeden ze svých elektronů na novou energetickou úroveň, která pak při sestupu emituje foton náhodným směrem.

rozloženo na částice, tato emise fotonů znamená celkový pokles hybnosti atomů a postupně je zpomaluje.

tento proces zvaný dopplerovo chlazení může dostat částice pouze tak studené, protože energie ztracená emitováním fotonů je vyvážena energií, kterou atomy přijímají v pasti.

Jednotlivé atomy mohou být chlazeny mimo tento takzvaný Dopplerův limit s různými dalšími technikami, což fyzikové dosáhnout mysl-vyfukování teploty jen 50 miliardtinách kelvin, nebo 0.00000000005 stupňů nad absolutní nulou.

Ale až nyní fyzici se podařilo přinutit atomy do molekul, zatímco chladný, nebo chladný existující molekuly stroncium fluorid teplotám nad Doppler limit.

spojené dohromady do složitějších systémů, atomy prostě nereagují tak spolehlivě na stejné chladicí triky.

posunout hranice, vědci se konalo spoustu vápníku monofluoride molekuly v místě, kombinací magnetického pole a lasery tzv. magneto-optické pasti.

to stačilo k tomu, aby se dostali na Dopplerovu hranici. Aby je dostali přes čáru, vědci použili druhou techniku zvanou chlazení Sisyfem.

Pokud si pamatujete své řecké mýty, Král Sisyfos byl odsouzen duše, který byl nucen věčně tlačit balvan na horu, jen pro to, aby valit dolů na druhou stranu, všichni, protože on byl ten typ vládce, který rád vraždy jeho hosté.

tato nekonečná rutina zpracování je právě taková věc, která mízí částice jejich energie.

Místo toho, hory, fyzici použít pár nepřátelských laserů, polarizované takovým způsobem, aby platnost částice energie kopce, ztrácí dynamiku v procesu.

to vědcům umožnilo přetáhnout monofluorid vápenatý dolů na teploty 50 mikrokelvinů nebo 50 miliontin stupně nad absolutní nulou.

to je stále ještě daleko od toho, jak studené, můžeme udělat jednotlivé atomy, ale je to lepší než předchozí rekord 400 microkelvin provedeno s stroncium fluorid molekuly.

teoretická teplota stěny absolutní nula je jako Zeno paradox částicové fyziky – můžeme pouze zlomek energie z pohybu částic, což je matematicky nemožné, že částice může někdy mít žádné teplo.

Ale táhnoucí se směrem k nekonečné gól nám umožnilo studovat částice v dosud nevídaných detailech, zobrazení divné, nových způsobů chování a umožňuje nám zkoumat, jak síly drží pohromadě, vznikají v první řadě.

tento nový limit nepochybně pomůže rozšířit naše znalosti o tom, jak chemie funguje na základní úrovni.

tento výzkum byl publikován v Nature Physics.