Lord Kelvin obliczył w XIX wieku temperaturę kryształu doskonałego, w którym ustały wszelkie drgania cząstek. Tym samym stworzył on skalę, w której zero oznacza minimalną temperaturę jaką materia może osiągnąć – dzięki czemu znacznie ułatwił on wszelkie obliczenia swoim kolegom po fachu. Teraz fizykom udało się stworzyć gaz, który przekroczył tę magiczną granicę otwierając furtkę dla materiałów o temperaturach poniżej zera absolutnego.

Zero bezwzględne

Jak odkryli po Kelvinie inni fizycy – oznacza stan, w którym energia wszystkich elementów układu termodynamicznego osiąga najniższy z możliwych stanów. W latach 50 XX wieku na horyzoncie pojawiły się jednak wieści o teoretycznej możliwości istnienia bardziej egzotycznych układów, w których nie zawsze tak musi być.

Teraz niemieckim naukowcom udało się stworzyć gaz składający się z atomów potasu, w którym przy wykorzystaniu laserów i pola magnetycznego utrzymano atomy w idealnym układzie kratownicy. W temperaturach powyżej zera absolutnego taka struktura jest stabilna gdyż poszczególne atomy się odpychają.

Następnie naukowcy szybko zmienili pole magnetyczne przez co atomy zaczęły się przyciągać. To błyskawicznie zmieniło ich stan energetyczny z najbardziej stabilnego – najniższego – w najwyższy z możliwych. Normalnie doprowadziłoby to do niestabilności układu i atomy zapadłyby się do jego wnętrza, jednak badacze ustawili trzymające atomy w miejscu lasery tak, aby te utrzymały się w miejscu.

Dzięki temu udało im się zaobserwować zmianę temperatury z ułamków powyżej zera absolutnego do kilku miliardowych Kelvina poniżej tej, jak uważano wcześniej – nieprzekraczalnej – granicy.

Okazało się, że taki gaz o temperaturze poniżej zera bezwzględnego dokładnie odwzorowuje tajemniczą ciemną energię – która według kosmologów jest siłą powodującą, że Wszechświat rozszerza się w coraz szybszym tempie.

Obserwacja tego egzotycznego stanu energii może zatem przynieść odpowiedzi na kilka fundamentalnych pytań, nie mówiąc już o potencjalnych zastosowaniach w technologiach rodem z science-fiction. Z ich pomocą może się bowiem udać stworzyć zupełnie nowy formy materii.

Źródło: Nature, geekweek.pl

Polecane: