Ιστορικό ρεκόρ ψύχους στο Διάστημα: Κινέζοι επιστήμονες άγγιξαν το απόλυτο μηδέν

Ένα ιστορικό επιστημονικό επίτευγμα σημειώθηκε εκατοντάδες χιλιόμετρα πάνω από τη Γη, καθώς ομάδα Κινέζων ερευνητών κατάφερε να πλησιάσει περισσότερο από ποτέ το απόλυτο μηδέν.

Στο εργαστήριο του διαστημικού σταθμού Tiangong, οι επιστήμονες έψυξαν ένα νέφος ατόμων ρουβιδίου στους μόλις 9,7 πικοκέλβιν (pK). Πρόκειται για θερμοκρασία μικρότερη από δέκα τρισεκατομμυριοστά του βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν (-273,15 βαθμοί Κελσίου), καταρρίπτοντας το προηγούμενο παγκόσμιο ρεκόρ των 38 πικοκέλβιν που κατείχε γερμανική ομάδα από το 2021.

Η πρωτοποριακή τεχνική στον διαστημικό σταθμό Tiangong

Η επίτευξη τόσο ακραίων θερμοκρασιών απαιτεί συνθήκες μικροβαρύτητας, καθώς στη Γη η βαρυτική έλξη διαταράσσει την παγίδευση των ατόμων. Αξιοποιώντας την ειδική πειραματική διάταξη Cold Atom Physics Rack, η οποία εγκαταστάθηκε στον σταθμό Tiangong το 2022, οι ερευνητές εφάρμοσαν μια καινοτόμο προσέγγιση βασισμένη σε οπτικές παγίδες με ακτίνες λέιζερ αντί των παραδοσιακών μαγνητικών πεδίων.

Αρχικά, παγιδεύτηκαν περίπου δύο εκατομμύρια άτομα ρουβιδίου. Μειώνοντας σταδιακά την ισχύ των λέιζερ, οι ερευνητές επέτρεψαν στα θερμότερα και πιο ενεργητικά άτομα να διαφύγουν, επιτυγχάνοντας θερμοκρασία 3 νανοκέλβιν για τα εναπομείναντα 2.000 άτομα. Στη συνέχεια, το νέφος μεταφέρθηκε σε μια ευρύτερη οπτική παγίδα όπου τα άτομα εξαπλώθηκαν ομαλά, ρίχνοντας την τελική θερμοκρασία στα 9,7 πικοκέλβιν. Σε αυτό το σημείο, η ταχύτητα κίνησης των σωματιδίων επιβραδύνθηκε κάτω από τα 200 μικρόμετρα ανά δευτερόλεπτο.

Επτά κρίσιμα δευτερόλεπτα για την κβαντική φυσική

Όπως επισημαίνει η διεθνής επιστημονική επιθεώρηση Science, η ουσιαστική αξία του πειράματος δεν εξαντλείται στον αριθμό του ρεκόρ. Εξίσου σημαντικό είναι το γεγονός ότι οι επιστήμονες μπόρεσαν να παρατηρήσουν το υπέρψυχρο ατομικό νέφος σε ελεύθερη πτώση για επτά ολόκληρα δευτερόλεπτα μετά την απελευθέρωσή του από την παγίδα.

Σε θερμοκρασίες που αγγίζουν το απόλυτο μηδέν, η ύλη μεταβαίνει σε μια μοναδική κβαντική κατάσταση, γνωστή ως συμπύκνωμα Bose-Einstein. Εκεί, τα μεμονωμένα άτομα συντονίζονται και λειτουργούν συλλογικά σαν ένα ενιαίο κβαντικό κύμα. Ο μεγάλος χρόνος παρατήρησης στη διαστημική τροχιά επιτρέπει στους φυσικούς να μελετήσουν κβαντικά φαινόμενα απαλλαγμένα από τις επίγειες παρεμβολές, επιβεβαιώνοντας θεμελιώδεις αρχές της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν, όπως η ισοδύναμη επίδραση της βαρύτητας σε διαφορετικά άτομα.

Νέοι ορίζοντες σε τεχνολογία και κοσμολογία

Το πείραμα χαιρετίστηκε με ενθουσιασμό από τη διεθνή κοινότητα. Ο Γερμανός καθηγητής Ερνστ Ράζελ από το Πανεπιστήμιο Leibniz του Ανόβερου συνεχάρη δημόσια την κινεζική ομάδα για το άλμα αυτό, ενώ κορυφαίοι φυσικοί τονίζουν ότι η τεχνογνωσία που αναπτύχθηκε ανοίγει νέους δρόμους.

Η συγκεκριμένη μέθοδος αναμένεται να επιταχύνει την εξέλιξη ατομικών ρολογιών εξαιρετικής ακρίβειας, νέων γενεών κβαντικών υπολογιστών και υπερευαίσθητων βαρυτικών αισθητήρων. Παράλληλα, παρέχει ένα ισχυρό εργαλείο για την κατανόηση της υπεραγωγιμότητας, την προσομοίωση συνθηκών του πρώιμου Σύμπαντος και την αναζήτηση της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης.