Botond, Mózes
10 °C
20 °C

Az abszolút nulla foknál is van hidegebb

2013.01.07. 09:36

A németországi Ludwig Maximilian Egyetem fizikusai egy kísérletben sikerrel törték át a tudomány egyik legismertebb korlátját: ha csak néhány ezermilliomod Kelvin-fokkal is, de sikerült az abszolút nulla fokként ismert 0 Kelvin, vagyis -273,15 Celsius-fok alá menniük.

Az eredményhez káliumatomokból álló kvantumgázt használtak, aminek rácsszerkezetét különlegesen kialakított mágneses mezőkkel és lézerekkel rögzítették. A mágneses mezők gyors változtatásával a tudósok elérték, hogy az atomok a legalacsonyabb energiaszintjükről a lehető legmagasabb energiaszintjükre lépjenek, miközben a lézernyalábok a helyükön tartották őket. Ez a gyors változás tette lehetővé, hogy a gáz néhány ezermilliomod Kelvin-fokkal az abszolút nulla alá süllyedjen.

A tudóscsoport szerint az áttörés akár új anyagtípusok megjelenéséhez is vezethet, de akad még egyéb kutatnivaló is. Normális esetben egy atomcsoport tagjaira ugyanakkora mértékben hat a gravitáció, azonban az abszolút nulla alatti atomok egy része felfelé lebegett. A speciális tulajdonságokkal bíró gázt alkotó atomok az univerzum gyorsuló tágulását is megmagyarázó sötét energia tulajdonságait is magukénak tudhatták: hiába omlott volna magába a rácsszerkezet, az abszolút nulla fok alatti hőmérséklet megakadályozta ezt.

Az áttörés azért is érdekes, mert a termodinamika III. főtétele értelmében a nulla fok a valóságban elérhetetlen, azonban tetszőleges mértékben megközelíthető. A tudóscsoport magyarázatából kiderül, hogy a kísérlet nem mond ellent a szabálynak, ők ugyanis nem elérték, hanem átlépték az abszolút nulla fokot. Az abszolút nulla fok elméletileg az az állapot, amikor a részecskék semmilyen energiával nem rendelkeznek – általános iskolában ezt úgy mondták, hogy az atomok rezgése megáll.

Egy speciális rácsszerkezetbe kényszerített atomfelhő tagjainak energiaszintjét egy bizonyos módon befolyásolva azonban a rendszer hőmérsékletét mutató grafikon pozitív értéke negatívba is levihető, mondta el Ulrich Schneider, a kutatócsoport tagja.

A területet érintő kutatásokban magyar szál is van, a mostani kísérlet elméleti alapjait kidolgozó munkálatokban Achim Rosch és Stephan Mandt mellett Rapp Ákos is részt vett. Az ő cikkük a Physical Review Lettersben jelent meg még 2010-ben, az eredmények rövid összefoglalóját itt lehet elolvasni.