خدمات سایت


متن کامل خبر

عجیب‌ترین دستاورد دنیای فیزیک: دست یابی به دمای زیر صفر مطلق کلوین

آرشیو
دانشمندان با تولید یک گاز اتمی توانسته‌اند به دمای منفی یک‌میلیاردیم کلوین برسند؛ دمایی کمتر از صفر مطلق کلوین که پیش از این، غیرممکن تلقی می‌شد. این دستاورد ممکن است با انرژی تاریک نیز مرتبط باشد.
1391/10/18 10:57:54 ق.ظ

شاید غیر محتمل‌تر از یخ زدن آتش دوزخ به نظر برسد، ولی فیزیکدان‌ها  گاز اتمی خاصی تولید کرده‌اند که برای اولین بار به دمایی زیر صفر مطلق کلوین رسیده است. این تکنیک راهی را باز کرده که بتوان موادی با دمای منفی کلوین و همچنین ابزارهای کوانتومی جدیدی تولید کرد و یک معمای بزرگ کیهانی را با استفاده از آن حل کرد.
به گزارش نیچر، لرد کلوین در اویل دهه 1800 مقیاس دمایی مطلق خود را با این فرض که هیچ چیزی سردتر از صفر مطلق نیست، تبیین کرد. بعدها فیزیکدانان تشخیص دادند که دمای مطلق یک گاز به متوسط انرژی جنبشی ذراتش بستگی دارد. با این حساب، صفر مطلق متناظر با با حالتی فرضی است که در آن ذرات هیچ انرژی ندارند، و دماهای بالاتر به متوسط انرژی‌های بالاتری تعلق دارند.
ولی در دهه 1950/1330، فیزیکدانانی که با سیستم‌های عجیب و غریب‌تر کار می‌کردند، متوجه شدند که این مسئله همیشه صحت ندارد: از لحاظ نظری شما دمای سیستم را از روی نموداری می‌خوانید که احتمال یافت شدن ذرات در هر سطح انرژی معین را نشان می‌دهد. معمولا اغلب ذرات انرژی متوسط یا نزدیک به متوسطی دارند و البته تنها تعداد اندکی از ذرات به سطوح انرژی بالاتری می‌رسند. الریچ اشنایدر، فیزیکدان در دانشگاه ماکسمیلیان لودویگ مونیخ توضیح می‌دهد که به طور نظری، اگر جای ذراتی با انرژی بالاتر با ذراتی با انرژی پایین‌تر جابجا شود، این نمودار زیر و رو خواهد شد و علامت دما از دمای مطلق مثبت به دمای مطلق منفی تغییر خواهد کرد.
 
دره‌ها و قله‌ها
اشنایدر و همکارانش با استفاده از گاز کوانتومی فوق سرد حاوی اتم‌های پتاسیم به چنین دماهای زیر صفر مطلق کلوین دست یافته‌اند. آنها با استفاده از لیزر و میدان مغناطیسی، تک تک اتم‌ها را در آرایشی شبکه‌ای نگه داشتند. در دمای مثبت کلوین اتم‌ها همدیگر را دفع می‌کنند و این منجر به ایجاد پایداری در پیکربندی آنها می‌شود. سپس گروه به سرعت میدان مغناطیسی را طوری تغییر دادند که اتم‌ها به جای دفع، همدیگر را جذب کنند. اشنایدر می‌گوید: «این کار به طور ناگهانی اتم‌ها را از پایدارترین حالت‌شان به حالت دیگری می‌برد، یعنی اتم‌ها قبل از اینکه بتوانند برهمکنش دهند، از پایین‌ترین سطح انرژی به بالاترین سطح انرژی ممکن برانگیخته می‌شوند. این درست شبیه به کوهنوردی است که در دره کوهنوردی می‌کند و سپس ناگهان خود را در نوک قله کوه می‌یابد».
در دمای مثبت، این واژگونی پایدار نخواهد بود و اتم‌ها فرو خواهند پاشید. اما گروه میدان تله‌انداز لیزری را هم به گونه‌ای تنظیم کردند که آن را از لحاظ سطح انرژی، برای چسبیدن اتم‌ها در موقعیتشان مطلوب‌تر کند. نتیجه این آزمایش که هفته قبل در ساینس منتشر شد، گذار گاز از بالای صفر مطلق تا مقدار بسیار کم یک میلیادرم زیر صفر مطلق کلوین را نشان می‌دهد.
آزمایش فوق عجیب!
ولفانگ کترل، از فیزیکدانان ام‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آی‌تی است که به خاطر آزمایش پنجمین حالت ماده (چگالش بوز-اینشتین) موفق به دریافت جایزه نوبل شد و پیش از این دماهای مطلق منفی را در سیستم مغناطیسی تشریح کرده بود. وی این کار تازه را یک "کار بسیار تخصصی آزمایشگاهی" می‌نامد و می‎گوید: «حالت‌های ناپایدار پرانرژی که تولید آنها در آزمایشگاه در دماهای مثبت سخت است، در دماهای مطلق منفی پایدار می‌شوند. ای کار مانند این است که شما بتوانید بر روی یک هرم که روی راس خود قرار دارد بایستید و نگران واژگون شدن آن نباشید. در نتیجه چنین تکنیک‌هایی می‌توانند بررسی دقیق‌تر این حالت‌های انرژی را امکان پذیر سازند. این شاید راهی برای تولید اشکال جدیدی از مواد در آزمایشگاه باشد».
به گفته آخیم روش، فیزیکدان نظری در دانشگاه کلن آلمان، اگر چنین سیستم‌هایی ساخته شوند، رفتارهای غریبی از خود بروز خواهند داد. او کسی است که شیوه مورد استفاده توسط اشنایدر و گروهش را پیشنهاد داده بود. برای مثال، روش و گروهش حساب کرده‌اند که در حالی که ابرهای اتمی در حالت عادی توسط نیروی جاذبه پایین کشیده می‌شوند، اگر بخشی از این ابر یک دمای مطلق منفی داشته باشد، برخی از اتم‌ها به سمت بالا حرکت می‌کنند، و به نظر می‌رسد که جاذبه زمین را دفع می‌کنند.
یک ویژگی عجیب دیگر گازهای با دمای زیر صفر مطلق این است که «انرژی تاریک» را شبیه‌سازی می‌کنند، همان نیروی مرموزی که جهان را به رغم نیروی مرکزگرای گرانش با سرعتی روزافزون به انبساط واداشته است. اشنایدر اشاره می‌کند که اتم‌های جاذب موجود در گاز تولید شده توسط گروه او هم تمایل به فروپاشی در خود دارند، ولی نه به این خاطر که دمای مطلق منفی آنها را پایدار می‌سازد. او می‌گوید: «این جالب است که این ویژگی غریب هم در دنیا و هم در آزمایشگاه خود را نشان می‌دهد. این شاید چیزی باشد که کیهان شناسان باید دقیق‌تر ببینند».

منبع : خبرآنلاین
به این خبر امتیاز بدهید :
هیچ نظری برای این خبر ثبت نشده است! اولین نفری باشید که نظری را ارسال می کند!
Captcha




ترسناک‌ترین هلیکوپتر چینی‌ ها برای اولین بار در آسمان شکار شد image ترسناک‌ترین هلیکوپتر چینی‌ ها برای اولین بار در آسمان شکار شد 1403/01/05

هلیکوپتر تهاجمی جدید چینی ها برای اولین بار در آسمان دیده شده و احتمالا توانایی‌های جذابی دارد. در ادامه با هلیکوپتر سنگین Z-21 آشنا شوید.

امتیاز:
تعداد بازدید: 36

استخراج طلا از قطعات کامپیوتر با پروتئین وی! image استخراج طلا از قطعات کامپیوتر با پروتئین وی! 1402/12/13

پروتئین مورد استفاده‌ی بدن‌سازان، هزینه‌ی استخراج طلا از زباله‌های الکترونیکی را تا ۵۰ برابر کاهش می‌دهد.

امتیاز:
تعداد بازدید: 35

توسعه حسگرهای چهره‌ پوشیدنی که می‌توانند احساسات ما را درک کنند image توسعه حسگرهای چهره‌ پوشیدنی که می‌توانند احساسات ما را درک کنند 1402/12/07

تیمی در کره، سیستم قابل پوشش و کشش صورت ایجاد کرده‌اند که از بررسی اصطکاک و لرزش پوست برای ارزیابی احساسات انسان استفاده می‌کند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 33

شرکت نورالینک ایلان ماسک قدرت ابرانسان‌ها را به این بیمار هدیه داد image شرکت نورالینک ایلان ماسک قدرت ابرانسان‌ها را به این بیمار هدیه داد 1402/12/02

ایلان ماسک از موفقیت اولین آزمایش انسانی نورالینک خبر داد و اعلام کرد به‌لطف تراشه این شرکت، بیمار نوعی توانایی ابرانسانی پیدا کرده است.

امتیاز:
تعداد بازدید: 70

سورپرایز فضانورد ایرانی در ایستگاه فضایی بین المللی: بفرمایید قورمه سبزی! image سورپرایز فضانورد ایرانی در ایستگاه فضایی بین المللی: بفرمایید قورمه سبزی! 1402/11/24

یاسمین مقبلی، فضانورد ایرانی‌تبار ناسا به همکارانش در ایستگاه فضایی بین‌المللی قورمه سبزی تعارف کرد و ظاهرا آن‌ها هم طرفدار این غذا شده‌اند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 57

ربات جنجالی پلیس نیویورک بازنشسته شد image ربات جنجالی پلیس نیویورک بازنشسته شد 1402/11/15

پلیس نیویورک سرانجام رباتی را که قرار بود به نظارت در مترو شهر بپردازد، بازنشسته کرد.

امتیاز:
تعداد بازدید: 47

این دستگاه عجیب، از هوا آب می‌گیرد image این دستگاه عجیب، از هوا آب می‌گیرد 1402/10/19

کمپانی Genesis System در خلال رویداد CES 2024 از یک دستگاه عجیب رونمایی کرد که قادر است از رطوبت هوا آب تولید کند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 169

در روزهای آلوده ایران، ۴۰ درصد از کل برق آمریکا بدون انتشار هرگونه آلاینده تأمین می‌شود image در روزهای آلوده ایران، ۴۰ درصد از کل برق آمریکا بدون انتشار هرگونه آلاینده تأمین می‌شود 1402/10/11

در روزهایی که ما شاهد آلودگی وحشتناک هوا در شهرهای مختلف کشورمان هستیم آمریکا اعلام کرد که ۴۰ درصد از کل برق خود را از منابع تجدیدپذیر تامین می‌کند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 201

ناسا 120 سالگی اولین پرواز انسان توسط برادران رایت را جشن می‌گیرد image ناسا 120 سالگی اولین پرواز انسان توسط برادران رایت را جشن می‌گیرد 1402/09/26

برادران رایت در 17 دسامبر سال 1903 چهار پرواز را انجام دادند و باعث تحول کامل صنعت هوانوردی شدند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 97

درخشان‌ترین انفجار شناخته‌شده پرتو گاما، بخشی از جو زمین را برای چند دقیقه از بین برد image درخشان‌ترین انفجار شناخته‌شده پرتو گاما، بخشی از جو زمین را برای چند دقیقه از بین برد 1402/08/30

رویدادهای انفجاری در فضا این پتانسیل را دارند که لایه اوزون زمین را که سپر محافظ ما دربرابر تابش‌های مضر خورشید است، به‌طور موقت تخریب کنند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 94