Τρίτη, 4 Φεβρουαρίου 2014

Η χαμηλότερη θερμοκρασία του σύμπαντος. The coldest spot in the known universe

The International Space Station. Credit: STS-122 Shuttle Crew, NASA

Η NASA ανακοίνωσε τα σχέδιά της για τη διεξαγωγή πειραμάτων στο Διεθνή Διαστημικών Σταθμό που θα φωτίζουν πτυχές της κβαντικής θεωρίας. Για να επιτευχθεί αυτό κάποιο σημείο του ISS θα γίνει ίσως το ψυχρότερο σημείο του Σύμπαντος!

Το απόλυτο μηδέν

The Cold Atom Lab mission poster. (Image from coldatomlab.jpl.nasa.gov)

H θερμοκρασία ενός οποιουδήποτε σώματος εξαρτάται από το πόσο έντονα κινούνται τα άτομα που το αποτελούν ή με άλλα λόγια από τη μέση ενέργεια των ατόμων του.  Στη Φυσική οι θερμοκρασίες μετρώνται στην κλίμακα Κέλβιν, την οποία όρισε στα μέσα του 19ου αιώνα ο βρετανός φυσικός Λόρδος Κέλβιν. Ένας βαθμός Κέλβιν ισούται με έναν βαθμό Κελσίου, ωστόσο η κλίμακα Κέλβιν δεν ξεκινά από τη θερμοκρασία που παγώνει στο νερό, αλλά από το λεγόμενο απόλυτο μηδέν, το οποίο βρίσκεται στους -273,15 βαθμούς Κελσίου (η θερμοκρασία των 0 βαθμών Κελσίου αντιστοιχεί επομένως σε 273,15 βαθμούς Κέλβιν). Στο απόλυτο μηδέν, τα άτομα υποτίθεται ότι έχουν μηδενική ενέργεια και παραμένουν εντελώς ακίνητα.

Τα πειράματα

Η NASA θέλει να τοποθετήσει εντός του ISS ένα εργαστήριο στο οποίο θα δημιουργηθούν συνθήκες όμοιες με αυτές στο απόλυτο μηδέν. Πιο συγκεκριμένα θέλει στο εργαστήριο αυτό η θερμοκρασία να είναι ένα δέκατο του δισεκατομμυριοστού του βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν. Οι επιτελείς της αμερικανικής διαστημικής υπηρεσίας πιστεύουν ότι μελετώντας την ύλη σε συνθήκες τόσο κοντά στο απόλυτο μηδέν θα κάνουμε εντυπωσιακές ανακαλύψεις που θα οδηγήσουν τόσο στην καλύτερη κατανόηση του κόσμου στον οποίο ζούμε όσο και στην κατασκευή μιας νέας γενιάς ηλεκτρονικών συσκευών.

Το εργαστήριο θα κατασκευαστεί στη Γη, θα ονομαστεί Cold Atom Lab και σύμφωνα με τον σχεδιασμό της NASA θα σταλεί στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό το 2016. Το πρώτο πείραμα που θα διεξαχθεί στο νέο εργαστήριο θα αφορά τη μελέτη ενός φαινομένου που ονομάζεται «συμπύκνωμα Bose-Einstein», μια κατάσταση στην οποία τα άτομα κινούνται αργά αλλά απόλυτα συντονισμένα.