علماء يبتكرون أبرد درجة حرارة تسجّل في مختبر على الإطلاق

...
صورة أرشيفية

أنتج خبراء من جامعة بريمن واحدًا من "أبرد الأماكن في الكون" بضع ثوان في المختبر، وذلك في أثناء البحث في الخصائص الموجية للذرات.

ويعد الصفر المطلق (صفر كلفن، أو -459.67 درجة فهرنهايت) النقطة التي لا تمتلك فيها الذرات طاقة ولا تتحرك، وهي أبرد درجة حرارة يمكن الوصول إليها نظريًّا.

وللاقتراب من هذه النقطة قدر الإمكان تلاعب الفريق بسحابة من الذرات إلى درجة أنها كانت في حالة "توقف افتراضي".

وبضع ثوانٍ ظلت هذه الجسيمات ثابتة في درجة حرارة منخفضة إلى 38 بيكوكلفن (بي كي)، أي 38 تريليون درجة فوق الصفر المطلق.

ويقول الفريق: "إن هذا قد تكون له انعكاسات كبيرة على فهمنا ميكانيكا الكم، فكلما كانت درجة الحرارة أكثر برودة، زاد تأثير المادة الغريبة".

ولتحقيق درجة حرارة منخفضة بشكل ملحوظ طور الفريق الألماني عملية خفضت درجة حرارة النظام، بإبطاء الجسيمات إلى النقطة التي وصلت فيها إلى شبه توقف تام، وفق إفادة "روسيا اليوم".

وهذه درجة حرارة منخفضة لا توجد موازين حرارة يمكنها اكتشافها، لذا هي تستند في القياس إلى عدم وجود حركة حركية للجسيمات المرصودة.

وتُعرف الآلية المستخدمة لاكتشاف درجة الحرارة باسم "نظام عدسات موجة المادة في المجال الزمني"، ويمكنها رؤية المادة تتصرف مثل الموجة.

ولدراسة هذه الموجات استخدم الفريق عدسة مغناطيسية سمحت لهم بتشكيل غاز كمي، واستخدموه لصنع موجة مادة مركزة يمكنهم التحكم فيها والتحقق من التصرف بطريقة معينة.

وعلى عكس الغاز العادي، المصنوع من ترتيب فضفاض للجسيمات، إن الغاز الكمومي أقل قابلية للتنبؤ به، ويعرف أيضًا باسم مكثف بوز-آينشتاين.

وكتب الباحثون: "بالجمع بين إثارة مكثف بوز-آينشتاين (بي إي سي) مع عدسة مغناطيسية، نشكل نظامًا لعدسة موجة المادة ذات المجال الزمني".

ويضبط التركيز بوساطة قوة إمكانية العدسة، وبوضع التركيز على ما لا نهاية نخفض إجمالي الطاقة الحركية الداخلية لـ(بي إي سي) إلى 38 (بي كي).

ويجري إنشاء (بي إي سي) في مصيدة مغناطيسية، وبعد ذلك توقف المصيدة، ويتمدد الغاز مبدئيًّا في جميع الاتجاهات المكانية الثلاثة.

وتمكنت العدسة المغناطيسية بالفعل من إبطاء هذا التمدد وتوحيد موجة المادة في الماضي، لكنها عملت في اتجاهين فقط.

ومع ذلك هذه هي المرة الأولى التي يتمكن فيها الباحثون من إيقاف التوسع في الاتجاه الثالث أيضًا.

ويقول الباحثون: "إن التجارب المستقبلية يمكن أن تجعل الجسيمات أبطأ، وتستمر حتى 17 ثانية، ما يسمح بدراسة أكثر تفصيلًا".

المصدر / وكالات