Tiangong: nguyên tử được làm lạnh còn 10 picokelvin, lập kỷ lục
· Ban biên tập BehindLines
Các nhà nghiên cứu đã làm lạnh một đám mây nguyên tử xuống khoảng 10 picokelvin, tức 10 phần nghìn tỷ của một kelvin, trên trạm vũ trụ Thiên Cung (Tiangong) của Trung Quốc. Theo Science News và Live Science, dựa trên một nghiên cứu công bố ngày 5 tháng 11 trên tạp chí Science, đây là một kỷ lục: đám mây tạo thành một chất ngưng tụ lạnh hơn mọi chất ngưng tụ trước đó, chỉ cao hơn độ không tuyệt đối (−273,15 °C) một chút.
Bẫy laser trên quỹ đạo
Theo Live Science, nhóm nghiên cứu đã đặt 20,000 nguyên tử rubidi vào một bẫy quang học, một dạng "nhíp" tạo bởi chùm laser, để hạn chế chuyển động của chúng. Science News nhắc rằng ở thang nguyên tử, nhiệt độ gắn với mức độ chuyển động: nguyên tử di chuyển càng chậm thì càng lạnh. Trong các thí nghiệm này, người ta xác định một nhiệt độ hiệu dụng dựa vào việc đám mây giãn ra chậm đến mức nào sau khi được thả.
Trạng thái không trọng lực là trợ thủ
Theo Science News, trên Trái Đất, trọng lực làm các đám mây nguyên tử bị võng xuống, khiến việc làm lạnh kém hiệu quả. Trên trạm, các nguyên tử ở trong môi trường vi trọng lực, tức cảm giác không trọng lượng của một vật đang rơi tự do. Live Science bổ sung rằng bối cảnh này, kết hợp với việc giảm chuyển động, giúp đạt nhiệt độ thấp hơn nhiều so với trên mặt đất. Đám mây thu được tạo thành một ngưng tụ Bose-Einstein, một trạng thái lượng tử của vật chất trong đó các nguyên tử hành xử như một thực thể duy nhất, theo giải thích của Science News.
Các kỷ lục trước đó
Science News cho biết những ngưng tụ kiểu này đã được tạo ra trên Trạm vũ trụ quốc tế, với nhiệt độ hiệu dụng thấp tới 52 picokelvin. Một thí nghiệm trên Trái Đất, trong đó các nguyên tử rơi dọc một tháp để mô phỏng trạng thái không trọng lực, đạt 38 picokelvin. Trang này lưu ý các tháp rơi bị giới hạn bởi thời gian rơi tự do, một hạn chế biến mất trên quỹ đạo, nên các thí nghiệm nguyên tử lạnh trong không gian đang phát triển nhanh.
Vì sao điều này quan trọng
Theo Science News, các nguyên tử siêu lạnh được dùng để nghiên cứu những trạng thái kỳ lạ của vật chất và kiểm tra các nguyên lý cơ bản, như nguyên lý tương đương, giải thích vì sao các vật có khối lượng khác nhau rơi với cùng tốc độ trong chân không. Live Science ghi nhận rằng, theo nhóm nghiên cứu, kết quả này có thể giúp ích cho các nghiên cứu trong không gian trong tương lai. Cả hai hãng tin đều trình bày con số này là kết quả do các tác giả của nghiên cứu công bố.