Tai Šalta! Molekulės Atvėsinamos Iki Šešėlio, Esančio Virš Absoliučios Nulio

{h1}

Tiriant superlaidumą ir kvantinę mechaniką, galėtų būti naudojamas naujas atomų aušinimo iki viršutinės temperatūros metodas.

Nauja technika nustumia ribas, kaip šaltos molekulės gali patekti į mažą laipsnio dalį, viršijančią absoliutų nulį.

Tyrėjai panaudojo lazerių ir magnetinių laukų derinį, norėdami įstrigti kalcio monofluorido molekulėje ir atvėsinti ją iki 50 mikrokelvinų arba 50 milijonųjų dalių laipsnio, viršijančio absoliutų nulį, arba minus 459,67 laipsnių pagal Farenheitą (minus 273,15 laipsniai Celsijaus).

Kitos laboratorijos padarė molekules šaltesnes, sakė tyrimo vadovaujantis tyrėjas Michaelas Tarbuttas, fizikas iš „Imperial“ koledžo Londone. Tačiau naujoji technika veikia su platesniu medžiagų asortimentu nei vien tik lazeriu varomas aušinimas. Pavyzdžiui, dauguma laboratorijų turi sukurti egzotiškas molekules iš tokių elementų kaip natris ir kalis.

„Šios molekulės neturi visų savybių, reikalingų daugeliui ypač populiarių molekulių taikymo“, - „Tarbutt“ pasakojo „WordsSideKick.com“ el. Laiške.

Kai kurios iš šių programų apima superlaidumo studijas ir ištisas atomų sistemas, kurias kontroliuoja keistos mažų subatominių dalelių, vadinamų kvantine mechanika, taisyklės. Žinodami daugiau apie tai, kaip veikia superlaidumas, mokslininkai galėtų padėti suprasti, kokios medžiagos gali tai padaryti, ir galų gale, kaip pagaminti tas, kurios veikia aukštesnėje temperatūroje (paprastai superlaidžias medžiagas reikia laikyti šaltai). [18 didžiausių neišspręstų paslapčių fizikoje]

Aušinimo būdas žemyn

Temperatūra yra tik priemonė, rodanti, kaip greitai vidutiniškai juda bet kurios medžiagos molekulės, taigi, norint gauti tokią ypač žemą temperatūrą, mėginyje esanti molekulė (šiuo atveju kalcio monofluoridas) sulėtėja.

Štai kur patenka lazerio pluoštai. Aušinimas apima lazerių rinkinį, šaudantį į molekulę iš priešingų pusių. Pirmasis lazeris pataikė į jį iš kairės, ir molekulė sugeria vieną fotoną. Tas fotonas sumažina molekulės impulsą, lygiai kaip biliardo kamuolys susiduria su kitu rutuliu iš priešingos krypties. Vis dėlto po pirmojo lazerio smūgio kalcio monofluorido molekulė nepraranda savo impulsų. Jis juda antrojo lazerio, kuris yra dešinėje, kryptimi. Artėjant prie to, lazerio šviesa turi trumpesnį bangos ilgį, žiūrint iš molekulės perspektyvos - reiškinys, žinomas kaip Doplerio poslinkis. Molekulė sugeria kitą fotoną iš antrojo lazerio ir vėl sulėtėja. Stalo teniso lazeriu varomame žaidime, vadinamame Doplerio aušinimu, molekulė tampa lėtesnė ir šaltesnė.

Lazeriai taip pat sužadina molekulę, kad po kiekvienos absorbcijos ji skleidžia fotonus. Bet tie fotonai yra siunčiami atsitiktine tvarka, taigi po daugelio kadrų iš lazerio bendras kalcio monofluorido impulsas nepasikeičia. Ta fotonų emisija iš tikrųjų nustato apatinę molekulės impulsų ribą, nes kiekviena emisija suteikia mažą „smūgį“ - tai reiškia, kad molekulė vis dar yra „šilta“. Ši apatinė temperatūros riba yra žinoma kaip Doplerio riba.

Už ribos

Siekdama peržengti šią ribą, Tarbuto komanda panaudojo magnetinį lauką, kad įstrigtų molekulėje, kad ją vėl užkluptų lazeriai. Jei įsivaizduojama molekulė „kalvos“ apačioje, kai kalva yra potenciali energija, lazeriai ją stumia į kalną. Įprastame pasaulyje rutulio stūmimas į kalną padidina jo potencialią energiją, tačiau sumažina jo kinetinę energiją, nes jis sulėtėja artėjant prie viršaus. Tas pats nutinka ir su kalcio monofluorido molekule. (Tai vadinama „Sisyphus“ aušinimu, vardu graikų mitas, kuriam buvo paskirta amžinybė už tai, kad jis rideno uolą į kalną, tik norėdamas ją atsukti atgal). Sumažinus molekulės kinetinę energiją, jos temperatūra sumažėjo iki 50 mikrokelvinų.

Be temperatūros rekordo, dar vienas unikalus darbo aspektas buvo natūraliai esančių medžiagų vartojimas, - teigė Kolorado Mines mokyklos fizikos profesorius Lincolnas Carras, nedalyvavęs tyrime.

„Prieš tai žmonės visada dirbdavo prie kažkokio keisto, pavyzdžiui, kalio-rubidžio“, - sakė jis. Kalio rubidiumas ir kitos molekulės natūraliai neatsiranda, tačiau kalcio ir fluoro atomai pavers molekules gamtoje, todėl vienytis nereikia specializuotų metodų. Carras teigė, kad tai atveria daugybę tyrimų būdų.

„Yra visų rūšių natūraliai atsirandančios molekulės, kurias galėtum ištirti“, - sakė jis.

Tyrimas pasirodė rugpjūčio 28 d., Gamtos fizikos numeryje.

Iš pradžių paskelbta „WordsSideKick.com“.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Kas Yra Pagrindinis Skaičius?
Kas Yra Pagrindinis Skaičius?

„Ilgiausi“ Suakmenėję Kaušelių Lašai Aukciono Namuose
„Ilgiausi“ Suakmenėję Kaušelių Lašai Aukciono Namuose

Mokslas Naujienos


Ankstesnis Antarkties Atšilimas Susijęs Su Šiltnamio Efektą Sukeliančiomis Dujomis
Ankstesnis Antarkties Atšilimas Susijęs Su Šiltnamio Efektą Sukeliančiomis Dujomis

„Pineapple Express“: Nauji Jutikliai, Skirti Stebėti Liūtis
„Pineapple Express“: Nauji Jutikliai, Skirti Stebėti Liūtis

Nauja Subdukcijos Zona, Formuojanti Ispanijos Krantus
Nauja Subdukcijos Zona, Formuojanti Ispanijos Krantus

Keista! Mažytė Varlė Praveria Burną
Keista! Mažytė Varlė Praveria Burną

„Zombie“ Juodligės Protrūkis Sibire: Kaip Jis Žūva?
„Zombie“ Juodligės Protrūkis Sibire: Kaip Jis Žūva?


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com