شکستن رکورد دمایی در ایستگاه فضایی تیان‌گونگ با ثبت ۹٫۷ پیکوکلوین

پژوهشگران چینی با انجام آزمایشی پیشگامانه در ایستگاه فضایی تیان‌گونگ، موفق شدند به دمایی خیره‌کننده و بی‌سابقه دست یابند. این دستاورد که در حوزه سرمایش کوانتومی انجام شده، رکورد کم‌ترین دمای ثبت‌شده در تاریخ را جابه‌جا کرده است.

دستیابی به دمای ۹٫۷ پیکوکلوین در فضا

در حالی که دستیابی به صفر مطلق از نظر قوانین فیزیک غیرممکن به نظر می‌رسد، دانشمندان همواره در تلاش برای نزدیک‌تر شدن به این نقطه بوده‌اند. در جدیدترین موفقیت، تیم تحقیقاتی چین توانستند ۲۰ هزار اتم روبیدیوم را تا دمای ۹٫۷ پیکوکلوین (۹٫۷ × ۱۰ به توان منفی ۱۲ کلوین) سرد کنند.

این دما که تنها اندکی با صفر مطلق فاصله دارد، کمتر از یک‌چهارم دمای رکورد قبلی است. این آزمایش که نتایج آن در مجله معتبر Science منتشر شده، نخستین بار است که چنین سطح از سرمایش در محیط فضا ثبت می‌گردد.

چالش گرانش و مزیت ایستگاه فضایی تیان‌گونگ

انجام این آزمایش‌ها روی زمین با محدودیت‌های جدی همراه است. گرانش زمین باعث می‌شود اتم‌ها تمایل به سقوط داشته باشند و برای مهار آن‌ها، دانشمندان ناچار به استفاده از میدان‌های مغناطیسی باشند که خود باعث ایجاد محدودیت در میزان سرمایش می‌شوند.

برای رفع این مشکل، از روش‌های زیر استفاده شده است:

• استفاده از آهنربا: برای معلق نگه داشتن مولکول‌ها که البته با ایجاد انحنای باقی‌مانده، محدودیت ایجاد می‌کند.
• شبیه‌سازی ریزگرانش: رها کردن اتم‌ها از ارتفاع یا استفاده از هواپیماهای مخصوص که تنها برای چند ثانیه کارآمد هستند.
• محیط مدار زمین: استفاده از ایستگاه فضایی برای حفظ طولانی‌مدت شرایط بی‌وزنی.

اهمیت علمی سرمایش فوق‌سرد

تلاش برای رسیدن به دماهای بسیار پایین تنها یک رقابت برای ثبت رکورد نیست. در این دماها، گازها به حالت چگالش بوز-اینشتین (BEC) در می‌آیند؛ وضعیتی که در آن اتم‌ها رفتاری کوانتومی مشابه ذرات زیراتمی پیدا می‌کنند.

«بررسی پدیده‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ، دریچه‌ای جدید برای درک جهان و حتی جست‌وجوی ماهیت انرژی تاریک فراهم می‌کند.»

در این آزمایش، پژوهشگران از تکنیک تله دوقطبی نوری استفاده کردند. با استفاده از لیزرها، انرژی اتم‌ها تا حد امکان تخلیه شد و پس از انبساط کنترل‌شده، دمای نهایی محاسبه گردید.

نتیجه‌گیری

دستیابی به دمای ۹٫۷ پیکوکلوین در ایستگاه فضایی چین، گامی بزرگ در فیزیک مدرن است. این موفقیت نشان می‌دهد که محیط فضا با حذف اثر گرانش، بهترین آزمایشگاه برای کشف اسرار عمیق جهان در سطح اتمی است.