Fizikams pirmą kartą istorijoje pavyko sukurti kvantines dujas, kurių temperatūra yra žemesnė nei absoliutusis nulis – teoriškai žemiausia įmanoma temperatūra, kurioje sustoja bet koks šiluminis atomų ir molekulių judėjimas bei nutrūksta šiluminis spinduliavimas, skelbia „Nature“.
Absoliutusis nulis yra -273,15 laipsnio pagal Celsijų, arba 0 laipsnių Kelvino skalėje. Anksčiau buvo manoma, kad šaltesnės už absoliutųjį nulį medžiagos egzistuoti negali, tačiau apie 1950-uosius fizikams pavyko išsiaiškinti, kad tai galioja ne visais atvejais ir teoriškai galima sukurti medžiagas, kurių temperatūra būtų dar žemesnė. Absoliuti dujų temperatūra yra susijusi su vidutine jų dalelių energija, o absoliučiu nuliu laikoma būsena, kuomet šios dalelės visiškai neturi energijos. Techniškai nustatant absoliučią temperatūrą laikoma, kad dauguma dalelių turi vidutinę tos sistemos energiją ir tik keletas „judresnių“ dalelių turi didesnę energiją. Tačiau jei paaiškėtų, kad didesnė dalis sistemos dalelių turi didesnę energiją, o kelios dalelės yra mažesnės energijos, tuomet vertinimo skalė apsiverstų ir temperatūros ženklas pasikeistų į neigiamą absoliučią temperatūrą.
Dabar mokslininkams pavyko tai įrodyti praktiškai. Ludwigo Maximiliano universiteto (Vokietija) fizikas Ulrichas Schneideris su kolegomis sugebėjo pasiekti žemesnę nei absoliutusis nulis temperatūrą naudojant ypač šaltas kvantines dujas, kurias sudaro kalio atomai. Naudodami lazerius ir magnetinius laukus jie išlaikė pavienius atomus tinklelio struktūroje. Esant teigiamai temperatūrai atomai vieni kitus stūmė, todėl struktūra buvo stabili. Staiga pakeitus magnetinius laukus atomai pradėjo vieni kitus traukti. „Tokiu būdu atomai staiga pasikeitė iš stabiliausios, žemiausios energijos būsenos į didžiausios įmanomos energijos būseną, prieš pradėdami vieni su kitais reaguoti. Tai tarsi eiti slėniu ir staiga atsidurti kalno viršūnėje“, – sako U. Schneideris.
Esant teigiamai temperatūrai toks apsivertimas būtų nestabilus ir atomai „sugriūtų“. Tačiau fizikai taip pat pakoregavo atomus „įkalinusio“ lazerio lauką, sukurdami palankesnes sąlygas atomams išlikti esamose pozicijose. Tokiu būdu dujų temperatūra nukrito žemiau absoliučiojo nulio (tiesa, vos keliomis milijardosiomis Kelvino dalimis).
Fizikas, Nobelio premijos laureatas Wolfgangas Ketterle žavėjosi kolegų pasiekimu. „Tai tarsi pastatyti piramidę aukštyn kojomis nesijaudinant, kad ji nuvirs“, – sako W. Ketterle.
Naujasis mokslininkų pasiekimas gali padėti ateityje sukurti naujas medžiagų formas ir kvantinius įrenginius bei gali padėti išspręsti kosmoso mįsles.
Pavyzdžiui, panaudojant šią technologiją galima sukurti fizikos dėsniams nepaklūstančias medžiagas. Tarkime, jei įprastu atveju atomų debesį veikia trauka, tai pakeitus dalies atomų temperatūrą žemiau absoliučiojo nulio jie pradėtų judėti į viršų, nepaklusdami traukai.
Be to, dujos, kurių temperatūra yra žemesnė nei absoliutusis nulis, primena „tamsiąją energiją“ – paslaptingą jėgą, kuri verčia visatą plėstis. U. Schneideris pastebi, kad jų sukurtų dujų atomai taip pat norėjo „sugriūti“ į vidų, tačiau taip nenutiko, nes juos stabilizavo žemesnė nei absoliutusis nulis temperatūra.
Paieška archyve
