Paylaş
0
Çin’in Tiangong uzay istasyonunda gerçekleştirilen yeni bir deneyde, bir atom bulutu mutlak sıfırın trilyonda birine kadar soğutularak tarihin en düşük sıcaklık rekoru kırıldı.
Araştırmacılar, yaklaşık 20 bin rubidyum atomunu mutlak sıfırın sadece 9,7 trilyonda biri kadar bir enerji seviyesine indirmeyi başardı. Bu değer, 2021 yılında kırılan 38 pikokelvinlik önceki rekordan dört kat daha düşük.
İçerikten Görseller
Termodinamiğin dibine doğru süren yarış
Termodinamiğin en alt sınırına ulaşma yarışı, onlarca yıldır fizik dünyasını şekillendiriyor. Haziran 1995'te ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü ile Colorado Boulder Üniversitesi'nden araştırmacılar, rubidyumu mutlak sıfırın 20 milyarda biri kadar üzerine soğutarak "Bose-Einstein yoğuşması" adı verilen yepyeni bir madde hâli yaratmıştı. Yeterince düşük sıcaklıklarda birden fazla atomun aynı kuantum durumunu paylaşarak tek bir madde dalgasına dönüşmesi, normalde sadece tekil parçacıklarda görülen olayların daha büyük ölçekte incelenmesine olanak tanıyor.
2003 yılında MIT liderliğindeki bir ekip, manyetik tuzak kullanarak sodyumu 450 pikokelvine kadar soğuttu ancak manyetik tuzaklar, atomların "spin" adı verilen özelliğini etkiliyordu. 2021'de ise Almanya'daki Bremen Üniversitesi'nde serbest düşüş kulesi kullanılarak yerçekimi etkisiz hale getirildi ve 38 pikokelvine ulaşıldı.
Yörüngede lazerlerle gelen yeni yöntem
Dünya yörüngesi, yerçekimsiz ortam sayesinde bu süreyi çok daha fazla uzatma fırsatı sunuyor. Tiangong uzay istasyonundaki ekip, atomları manyetik alanlardan etkilenmeyen "optik dipol tuzağı" içinde tutmak için kesişen lazer ışınları kullandı. Hızlı hareket eden atomları yavaşlatmak için lazerler ve buharlaştırmalı soğutma yöntemini birleştiren araştırmacılar, bir yoğuşma elde etti.
Her ne kadar bu, yörüngede yapılan ilk Bose-Einstein yoğuşması olmasa da (ilki 2020'de Uluslararası Uzay İstasyonu'nda gerçekleşmişti), sonraki aşama bir ilk niteliğindeydi. Ekip, daha hızlı atomları dışarı atmak için hafif bir manyetik alan gradyanı kullandı ve kalan "yavaş" atomları daha geniş bir optik tuzağa aktararak serbest bıraktı. İki farklı açıdan alınan görüntüler, bulutun sıcaklığının 7,0 ile 12,9 pikokelvin arasında bir değere düştüğünü gösterdi.
Kuantum fiziği için yedi saniyelik fırsat
Bu olağanüstü düşük sıcaklığın, geleneksel bir termometre ölçümünden ziyade bulutun genleşme enerjisine dayanan bir tahmin olduğunu belirtmek gerekiyor. Yine de bulutun bu kadar yavaş genleşmesi büyük önem taşıyor çünkü fizikçilere maddenin kuantum davranışlarını incelemek için tam yedi saniyelik kesintisiz bir gözlem penceresi sunuyor.
Daha düşük sıcaklık ve daha uzun gözlem süresi, madde dalgalarını bölüp yeniden birleştiren interferometre deneylerine büyük katkı sağlayabilir. Bu tür cihazlar, farklı atomların aynı şekilde düşüp düşmediğini test ederek genel görelilik kuramını sınamanın yeni yollarını açabilir. Mutlak sıfıra ulaşmak matematiksel olarak imkansız olsa da maddeyi neredeyse tamamen durma noktasına getiren bu yeni yöntem, evrenin kuantum sırlarını çözme konusunda büyük bir adım olarak görülüyor.
