절대 영도에 가까운 냉각 분자는 새로운 물리학 기록을 박살

레이저를 사용하여 2 단계 냉각 과정은 물리학 자들은 지금까지 통과 할 수 있었다 장벽을 파열,기록 낮은 온도로 아래로 칼슘 모노 플루오 라이드의 분자를 밀어 허용했다.

수십 년 전,개별 원자를 절대 영도에 가깝게 냉각시키는 것은 입자 물리학 자를위한 새로운 연구 세계를 열었습니다. 이 최신 돌파구는 또한 분자로 결합 될 때 원자가 어떻게 행동하는지에 대한 더 많은 것을 배우기위한 비옥 한 토양을 제공 할 수 있습니다.

런던 임페리얼 칼리지 냉 물질 센터의 연구자들이 수행 한 기록 냉각 과정은 원자를 냉각시키는 데 사용되는 것과 그다지 다르지 않습니다.

움직이는 입자는 뜨거운 입자이며,원자 또는 분자를 식히는 것을 의미합니다.

이를 수행하는 한 가지 방법은 원자가 빛의 양자를 흡수하고 방출하는 방법을 활용하여 잠재적으로 그 과정에서 약간의 운동량을 잃는 것입니다.

특정 주파수로 조정 된 레이저는 자기장에 의해 밀폐 된 공간에 갇힌 원자를 대상으로합니다.

원자가 빛으로부터 멀어지면,원자가 경험하는 주파수는 스펙트럼의 적색 끝으로 약간 이동한다. 입자가 빔으로 이동하는 경우,타격 주파수는 파란색 끝으로 이동합니다.

그 주파수를 바로 얻는 것은 주어진 속도로 레이저로 이동하는 원자가 빛의 광자를 흡수 할 수 있음을 의미합니다. 이 아래로 올 때 다음 임의의 방향으로 광자를 방출하는 새로운 에너지 수준의 전자 중 하나를 범프.

입자에 퍼져,이 광자 방출은 원자에 대한 운동량의 전반적인 감소를 의미하며,점차 느려집니다.

도플러 냉각이라고하는이 과정은 광자를 방출하여 손실 된 에너지가 원자가 트랩에서 수신하는 에너지에 의해 균형을 이루기 때문에 너무 차가운 입자를 얻을 수 있습니다.

개별 원자는 다양한 다른 기술을 통해이 소위 도플러 한계를 넘어 냉각 될 수 있으므로 물리학 자들은 절대 영도보다 50 조분의 1 켈빈 또는 0.00000000005 도의 놀라운 온도에 도달 할 수 있습니다.

그러나 지금까지 물리학 자들은 차가운 동안 분자를 만들기 위해 원자를 강제로 관리,또는 도플러 한계 이상의 온도로 불화 스트론튬의 기존 분자를 냉각.

더 복잡한 시스템으로 결합 된 원자는 동일한 냉각 트릭에 안정적으로 반응하지 않습니다.

경계를 밀어,연구진은 자기장 및 레이저의 조합에 의해 장소에 칼슘 일 불화 분자의 무리를 개최 자기 광학 트랩을했다.

이 도플러 한계에 그들을 데리고 충분했다. 라인을 통해 그들을 얻기 위해,연구자들은 시시포스 냉각이라는 두 번째 기술을 사용했다.

그리스 신화를 기억한다면,시지포스 왕은 영원히 돌맹이를 밀어서 다른 쪽을 굴러 내려야만했던 운명의 영혼이었습니다.

이 무한한 운동 루틴은 에너지의 입자를 수액하는 일종의 것입니다.

산 대신 물리학 자들은 입자를 에너지 언덕 위로 밀어 넣어 과정에서 운동량을 잃는 방식으로 편광 된 한 쌍의 반대 레이저를 사용합니다.

이로 인해 연구자들은 칼슘 모노 플루오 라이드를 50 마이크로 켈빈 또는 절대 영도보다 50 백만 분의 1 정도의 온도로 끌어 내릴 수있었습니다.

그것은 우리가 개별 원자를 얼마나 차갑게 만들 수 있는지와는 거리가 멀지 만,스트론튬 플루오르 화 분자로 달성 된 400 마이크로 켈빈의 이전 기록보다 낫습니다.

절대 영도의 이론적 온도 벽은 입자 물리학의 제논의 역설과 같습니다-우리는 움직이는 입자에서 에너지의 일부를 잘라내어 입자가 열을 가질 수 없다는 수학적 불가능 성을 만듭니다.

그러나 그 무한한 목표를 향해 뻗어가는 것은 우리가 입자들을 전례없이 자세하게 연구 할 수있게 해 주었고,이상한 새로운 행동을 보여 주며,그것들을 하나로 묶는 힘이 어떻게 발생 하는지를 연구 할 수있게 해 주었다.

이 새로운 한계는 화학이 근본적인 수준에서 어떻게 작용하는지에 대한 우리의 지식을 넓히는 데 도움이 될 것입니다.

이 연구는 자연 물리학에 발표되었다.