Selv om vinteren ofte virker som den kaldeste, kan temperaturene falle mye lavere. Det vil si inntil du treffer absolutt null, melder Sarah Kaplan i The Washington Post . Dette er poenget når all bevegelse av atomer som utgjør et objekt, slutter å bevege seg - et kjølig 0 Kelvin eller -459.67 Fahrenheit.
Forskere har i flere tiår prøvd å oppnå absolutt null, noe som antas å være umulig å oppnå noen gang. Men nylig kom forskerne ved National Institutes of Standards (NIST) i Boulder, Colorado nærmere enn forskere noensinne har gjort. I følge en pressemelding tror forskere at deres nye teknikk faktisk kan tillate dem å nå det sagnomsuste punktet.
"Resultatene var en komplett overraskelse for eksperter på området, " sa José Aumentado, medforfatter av en artikkel om teknikken som nylig ble publisert i tidsskriftet Nature i pressemeldingen. "Det er et veldig elegant eksperiment som absolutt vil ha stor innvirkning."
Selv om forskere tidligere har brakt individuelle atomer til absolutt null og enda lavere, dokumenterer denne siste studien det kaldeste komplekse objektet til dags dato. Detaljene er ganske tekniske, men Kaplan forklarer at i en prosess som kalles sidekjøling, brukte forskere lasere til å frost over en liten aluminiumstrommel, bare 20 mikrometer over og 100 nanometer tykk.
"Dette kan virke motsatt, " skriver Kaplan. "[W] e er vant til å tenne oppvarming av ting, som solen - men ved avkjøling av sidebånd lar den nøye kalibrerte vinkelen og frekvensen til lyset fotoner snappe energi fra atomene når de samvirker."
Ved å bruke denne metoden hadde forskere tidligere redusert trommelens bevegelse til det som er kjent som kvantet "grunntilstand" - som bare er en tredjedel av et kvantum energi. Men Teufel hadde et trykk på at det kunne bli kaldere. "Grensen for hvor kald du kan gjøre ting ved å skinne lys på dem, var flaskehalsen som hindret folk i å bli kaldere og kaldere, " forteller Teufel til Kaplan. "Spørsmålet var, er det grunnleggende eller kan vi faktisk bli kaldere?"
Aluminiumstrommelen til NIST (NIST) Selv om laserne avkjølte gjenstanden, ga litt støy i laserne små "spark" av varme, forklarer Teufel i pressemeldingen. Så Teufel og kollegene “presset” lyset, og førte de bittesmå energipakkene i laseren enda strammere for å avkjøle trommelen uten å legge energi tilbake i systemet. Dette tillot dem å avkjøle trommelen til en femtedel av et kvantum, og de tror at med ytterligere forbedringer kan dette systemet gjøre dem i stand til å avkjøle trommelen til absolutt null.
En slik ekstrem avkjøling er ikke bare et par triks: Det har også virkelige applikasjoner. "Jo kaldere du kan få trommelen, jo bedre er det for enhver applikasjon, " sier Teufel i pressemeldingen. “Sensorer ville bli mer følsomme. Du kan lagre informasjon lenger. Hvis du brukte den på en kvantecomputer, ville du beregnet uten forvrengning, og du ville faktisk fått svaret du ønsker. "
Å avkjøle trommelen kan også hjelpe forskere å observere noen av mysteriene til kvantemekanikk på første hånd. "Jeg tror vi er i en ekstremt spennende tid der denne teknologien vi har tilgjengelig gir oss tilgang til ting folk har snakket om som tankeeksperimenter i flere tiår, " sier Teufel til Ian Johnston ved The Independent . "Akkurat nå det spennende er at vi kan gå inn på laboratoriet og faktisk være vitne til disse kvanteeffektene."
Teufel forteller Johnston at avkjøling av trommelen til absolutt null, der bare kvanteenergi gjenstår, ville tillate forskere å observere noen av de mer rare aspektene ved kvanteteorien. For eksempel kan trommelen, hvis den ble skalert opp, brukes til å teleportere synlige objekter. Forskningen kan også hjelpe forskere å bygge bro mellom forståelsesgapet mellom punktet der kvantefysikken, som styrer veldig små partikler, ser ut til å slutte å virke og mer klassisk fysikk, som styrer store objekter som stjerner og planeter, begynner å ta over.
