Mokslo ir technologijų pasaulis

Daugelis mokslininkų pritartų nuomonei, jog pasiekti absoliutų nulį yra tas pats, kas keliauti šviesos greičiu – tai yra neįmanoma. Tačiau Masačiusetso technologijų instituto (MIT) fizikams nedaug trūksta iki absoliutinio skeptikų nutildymo – jiems molekulę pavyko sušaldyti iki 500 nanokelvinų. Kitaip tariant, per plauką nuo absoliutaus nulio ir milijonus kartų šalčiau nei šalčiausiuose tarpžvaigždinės erdvės užkampiuose.

500 nanokelvinų – naujas rekordas. Kad būtų pasiekta tokia temperatūra, reikėjo šio to daugiau nei gero šaldiklio. MIT-Harvardo Superšaltųjų atomų centro darbuotojai eksperimento metu derino kelis medžiagos šaldymo metodus. Iš pradžių medžiaga buvo vėsinama garavimo metodu – iš medžiagos išgarinant vandenį. O vėliau nario ir kalio atomai beveik iki absoliutaus nulio buvo sušaldyti lazeriais. Kaip galima šaldyti lazeriais? Ogi, kaip io9.com aiškina dr. Dave Goldbergas, tam tikro tipo lazerių spinduliai moka įvairiausių pokštų.

„Ypatingiausia lazerių savybė – visa šviesa yra išspinduliuojama lygiai tuo pačiu dažniu, – aiškina jis. – Įprastai neutralūs atomai su šviesa nesąveikauja, kol nėra tam tikro šviesos spindulių dažnio vienodumo. Bet jei atomas skrieja prie šviesos šaltinio, šviesos spindulius iškreips Doplerio efektas, todėl šviesos spindulių dažnis bus didesnis nei įprastai. Taip atomas sugeria mažesnio dažnio fotonų energiją, ko irgi nebūtų įprastinėmis sąlygomis.“

„Tad paderinus lazerio spindulį, galima pasiekti, kad greitai judantys atomai sugertų tą energiją ir savo ruožtu išspinduliuotų fotoną atsitiktine kryptimi, prarasdami dalį savo energijos, – tęsia mokslininkas. – Kartokite šį procesą daugybę kartų (atitinkamai vis paderindami lazerio spindulio intensyvumą), ir atomą atšaldysite iki temperatūrų, siekiančių milijardąją laipsnio dalį.“

Ir dar.

„Galima pasiekti ir dar žemesnę temperatūrą. Jos rekordas – mažiau kaip viena dešimtmilijardoji laipsnio dalis aukščiau absoliutaus nulio. Tokios temperatūros pasiekiamos pavienius atomus įkalinant magnetiniuose laukuose.“

Ir rekordas jau pagerintas. Mat MIT fizikai nužengė dar toliau – šaldymo magnetiniais laukais stadijoje sujungė natrio ir kalio atomus bei gavo vadinamąją „puriąją“ molekulę, sudaryta iš labai lėtai vibruojančių atomų. Tuos atomus tyrėjai ir toliau šaldė lazerio pliūpsniais tol, kol molekulės beveik visiškai nustojo judėti – kas įvyktų, joms pasiekus absoliutų nulį.

Ir linksmybės čia tik prasideda.

„Esame labai arti temperatūrų, kurioms esant molekulių judėjimui didžiulę įtaką pradeda daryti kvantinės mechanikos dėsniai, – pasakoja tyrimui vadovavęs MIT fizikos profesorius Martinas Zwierleinas. – Toks proveržis leistų sukurti naujus medžiagos būvius ir, savo ruožtu, naujas medžiagas.“

„Tada molekulės, užuot judėjusios kaip biliardo rutuliai, judėtų kaip kvantinės mechanikos bangos, – tęsia M. Zwierleinas. – Iš superšaltų molekulių galima gauti įvairiausių medžiagos būvių – supertakiųjų kristalų, kurie nesukuria trinties, o tai – visiška fantastika. Kol kas to nėra pavykę stebėti, tačiau toks dalykas yra numanomas ir, ko gero, įmanomas. Gali būti, kad esame labai netoli slenksčio, kurį peržengę su šiais fenomenais susipažinsime ne tik teorijoje, bet ir tikrovėje.“