Çin'in Tiangong Uzay İstasyonu'nda gerçekleştirilen bir deneyde, atomlar mutlak sıfır noktasının yalnızca 9,7 pikokelvin üzerine kadar soğutuldu. Böylece uzay ortamında bugüne kadar ölçülen en düşük sıcaklığa ulaşılarak yeni bir rekor kırıldı. Önceki rekorun dörtte birinden bile düşük olan bu değer, kuantum fiziği araştırmaları açısından önemli bir gelişmeye işaret ediyor. İlgili çözümler: i̇lan scripti v7 vip
Science dergisinde yayımlanan araştırmada, yaklaşık 20 bin rubidyum atomu kullanıldı. Çin'deki farklı araştırma kurumlarından bilim insanlarının geliştirdiği deney düzeneği, Dünya'nın yörüngesindeki Tiangong Uzay İstasyonu'na gönderildi. Amaç, yerçekiminin oluşturduğu sınırlamaları aşarak atomları daha önce mümkün olmayan ölçüde soğutmak ve kuantum davranışlarını incelemekti. İlgili çözümler: özel yazılım
Atomlar mutlak sıfıra nasıl yaklaştırıldı?
Mutlak sıfır, sıcaklık ölçeğinde ulaşılabilecek teorik en düşük nokta olan 0 kelvini, yani yaklaşık -273,15 santigrat dereceyi ifade ediyor. Bilim insanları bu sınıra yaklaştıkça maddenin normal koşullarda gözlemlenemeyen özelliklerini araştırabiliyor.
Bunlardan biri de Bose-Einstein yoğuşması. Aşırı düşük sıcaklıklarda ortaya çıkan bu özel durumda binlerce, hatta milyonlarca atom, tek tek parçacıklar gibi davranmak yerine ortak kuantum özellikleri sergileyebiliyor. Böylece normalde mikroskobik ölçekte incelenen kuantum olaylarını daha büyük atom topluluklarında gözlemlemek mümkün hale geliyor.
Ancak Dünya'da bu sıcaklıklara ulaşmak oldukça güç. Laboratuvar ortamında 3,5 × 10⁻¹⁰ kelvin seviyesine kadar inilmiş olsa da yerçekimi, atomların soğutulmasını ve bu koşulların korunmasını zorlaştırıyor.
Araştırmacılar bu engeli aşmak için manyetik sistemlerden ve yüksek kulelerde gerçekleştirilen serbest düşüş deneylerinden yararlandı. Böylece 3,8 × 10⁻¹¹ kelvin düzeyine ulaşılabildi, fakat bu koşullar yalnızca iki saniye boyunca korunabildi. İlgili çözümler: i̇lan platformları
Uzay istasyonlarının sunduğu mikro yerçekimi ortamı ise bilim insanlarına daha uzun süreli deneyler gerçekleştirme fırsatı veriyor. İlgili çözümler: emlak i̇lan scripti pro
Tiangong'da 9,7 pikokelvinlik rekor
Çinli araştırmacılar, Tiangong'daki deneylerinde önce lazerlerden yararlanarak rubidyum atomlarının hareketlerini yavaşlattı. Optik dipol tuzağı adı verilen yöntemle atomların enerjisi azaltıldı ve sıcaklık altı nanokelvine kadar düşürüldü. Ardından atomların yedi saniye boyunca serbestçe genleşmesine izin verildi. Bu aşamanın sonunda sıcaklık, mutlak sıfırın yalnızca 9,7 pikokelvin, yani 9,7 × 10⁻¹² kelvin üzerine kadar indi. Araştırmacılar bu olağanüstü düşük değeri, atom bulutunun genleşme enerjisini inceleyerek hesapladı.
Önceki uzay rekoru, 2022 yılında Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki Soğuk Atom Laboratuvarı'nda kırılmıştı. O deneyde 52 pikokelvin sıcaklığa ulaşılmış, ancak koşullar yalnızca bir saniye korunabilmişti.
Tiangong'daki yeni çalışma, sıcaklık değerini önemli ölçüde düşürerek uzayda gerçekleştirilen aşırı soğutma deneylerinde yeni bir sınır belirledi.
Bu rekor neden önemli?
Bilim insanlarının mutlak sıfıra yaklaşma çabası yalnızca sıcaklık rekorları kırmakla ilgili değil. Atomların bu koşullardaki davranışları, kuantum fiziğinin temel ilkelerini daha hassas biçimde inceleme fırsatı sunuyor. Aşırı soğutulmuş atomlarla geliştirilen deney tekniklerinin gelecekte karanlık enerji araştırmalarına ve daha hassas kütle çekim dalgası ölçümlerine katkı sağlayabileceği düşünülüyor.
Tiangong'da elde edilen sonuçlar da mikro yerçekimi ortamının bu tür araştırmalardaki değerini gösteriyor. Atomları Dünya'dakinden çok daha düşük sıcaklıklara indirebilmek, kuantum dünyasının henüz tam olarak anlaşılamayan özelliklerini araştırmak için yeni bir deneysel alan açıyor. İlgili çözümler: emlak ilan sitesi
Kaynak: Chip Online
