Tín dụng hình ảnh: NASA / JPL
Các nhà nghiên cứu từ NASA và MIT đã làm lạnh khí natri đến nhiệt độ thấp nhất từng được ghi nhận - một nửa tỷ tỷ trên mức không tuyệt đối. Khí cần được giới hạn trong một từ trường; nếu không nó sẽ dính vào thành của container và không thể hạ nhiệt. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một phương pháp tương tự dẫn đến giải thưởng Nobel Vật lý năm 2001 với việc phát hiện ra các chất ngưng tụ Bose-Einstein (nơi các phân tử di chuyển cùng nhau một cách có trật tự ở nhiệt độ thấp).
Các nhà nghiên cứu do NASA tài trợ tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Cambridge, Mass., Đã làm lạnh khí natri đến nhiệt độ thấp nhất từng được ghi nhận, một nửa tỷ so với độ không tuyệt đối. Nhiệt độ tuyệt đối này là điểm, nơi không thể làm mát thêm nữa.
Nhiệt độ mới này thấp hơn sáu lần so với kỷ lục trước đó và đánh dấu lần đầu tiên khí được làm mát dưới một nanokelvin (một phần tỷ của một độ). Ở độ không tuyệt đối (-273? Celsius hoặc -460? Fahrenheit), tất cả các chuyển động đều dừng lại, ngoại trừ các rung động nguyên tử nhỏ, vì quá trình làm mát đã lấy hết năng lượng từ các hạt.
Bằng cách cải thiện các phương pháp làm mát, các nhà khoa học đã thành công trong việc tiến gần đến độ không tuyệt đối. Lần đầu tiên đi dưới một nanokelvin giống như chạy một dặm dưới bốn phút, tiến sĩ Wolfgang Ketterle, giáo sư vật lý tại MIT và đồng lãnh đạo nhóm nghiên cứu cho biết.
Tiến sĩ David E. Pritchard, giáo sư vật lý MIT, người tiên phong trong quang học nguyên tử, giao thoa nguyên tử và đồng trưởng nhóm.
Năm 1995, một nhóm tại Đại học Colorado, Boulder, Colo., Và một nhóm MIT do Ketterle dẫn đầu, đã làm lạnh khí nguyên tử xuống dưới một microkelvin (một phần triệu trên mức không tuyệt đối). Khi làm như vậy, họ đã phát hiện ra một dạng vật chất mới, ngưng tụ Bose-Einstein, nơi các hạt diễu hành thay vì bay xung quanh một cách độc lập. Khám phá này được công nhận với giải thưởng Nobel Vật lý năm 2001, mà Ketterle đã chia sẻ với các đồng nghiệp Boulder của mình, Tiến sĩ. Eric Cornell và Carl Wieman.
Kể từ bước đột phá năm 1995, nhiều nhóm thường xuyên đạt đến nhiệt độ nanokelvin; với ba nanokelvin là nhiệt độ thấp nhất được ghi nhận. Kỷ lục mới được thiết lập bởi nhóm MIT là 500 picokelvin hoặc thấp hơn sáu lần.
Ở nhiệt độ thấp như vậy, các nguyên tử không thể được giữ trong các thùng chứa vật lý, vì chúng sẽ bám vào tường. Ngoài ra, không có container nào có thể được làm mát đến nhiệt độ như vậy. Để khắc phục vấn đề này, nam châm bao quanh các nguyên tử, giữ cho đám mây khí bị giam giữ mà không chạm vào nó. Để đạt được nhiệt độ thấp kỷ lục, các nhà nghiên cứu đã phát minh ra một cách mới để giam giữ các nguyên tử, mà họ gọi là bẫy từ tính gravito. Các từ trường đã hành động cùng với lực hấp dẫn để giữ các nguyên tử bị giữ lại.
Tất cả các nhà nghiên cứu đều liên kết với khoa vật lý MIT, Phòng thí nghiệm nghiên cứu điện tử và Trung tâm nguyên tử Ultracold MIT-Harvard, do Quỹ khoa học quốc gia tài trợ. Ketterle, Leanhardt và Pritchard là đồng tác giả của bài báo nhiệt độ thấp, dự kiến xuất hiện trong số ra ngày 12 tháng 9 của Khoa học. NASA, Quỹ khoa học quốc gia, Văn phòng nghiên cứu hải quân và Văn phòng nghiên cứu quân đội đã tài trợ cho nghiên cứu này.
Ketterle tiến hành nghiên cứu theo Chương trình Vật lý cơ bản của NASA trong Chương trình nghiên cứu khoa học vật lý, một phần của cơ quan Văn phòng nghiên cứu sinh học và vật lý, Washington. Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực của NASA, Pasadena, Calif., Một bộ phận của Viện Công nghệ California, Pasadena, quản lý chương trình Vật lý cơ bản.
Nguồn gốc: NASA News Release
