قام علماء معهد وايزمان بتبريد الجزيئات إلى جزء من الدرجة فوق الصفر المطلق عن طريق محاصرةها في مصائد مغناطيسية مصنوعة من أسلاك فائقة التوصيل وتبخير الجزيئات الساخنة من المصيدة
في الأيام الحارة من صيف عام 2019، يبدو من الطبيعي أن يحاول العلماء إيجاد طرق مبتكرة ومبتكرة للتبريد. وهذا بالضبط ما فعله البروفيسور إد نارفيسيوس وأعضاء مجموعته البحثية في قسم الفيزياء الكيميائية والبيولوجية في معهد وايزمان للعلوم - إلا أن أبحاثهم لا علاقة لها بمناخ الأرض أو التنبؤات الجوية. في الواقع، ركزوا على أنظمة جزيئية صغيرة داخل "فخاخ" متطورة في مختبرات الليزر جيدة التهوية.
ينبع الهدف الشامل لهذا البحث من حقيقة أن الحرارة هي في الواقع اهتزاز مستمر للذرات أو الجزيئات. أي أنك إذا أردت أن تفحص خصائص الجزيئات والذرات بعناية، عليك أن تبطئ تذبذبها، وهو ما يعني التبريد. تعتمد إحدى طرق إبطاء (وتبريد) الذرات على إرسال أشعة ليزر إلى الذرات، من جميع الاتجاهات، مما يؤدي إلى إبطاء تذبذبها بشكل كبير وتبريدها. لكن هذه الطريقة الفعالة لا يمكن تطبيقها على الجزيئات، لأسباب مختلفة.
قرر البروفيسور ناريفيتشيوس وأعضاء مجموعته مواجهة التحدي المتمثل في تبريد الجزيئات بطريقة مختلفة - من خلال عملية التبخر (أي بطريقة مشابهة لتلك التي نشعر بها بالتبريد عند التطهير بالكحول أو استخدام منتجات ما بعد الحلاقة، أو مشابه لكيفية تبريد قهوتنا أو حساءنا). ولكن من أجل تبريد "حساء الجزيئات" عن طريق التبخر، لا بد من احتجازها في "وعاء" - وهي عملية صعبة إلى حد ما. وقد واجه علماء المعهد هذا التحدي باستخدام نظام تكنولوجي معقد للغاية قاموا بتطويره وبنائه خصيصًا لهذا الغرض.
في الخطوة الأولى، استخدم العلماء حاوية تحتوي على خليط من غازي الأكسجين والكريبتون في درجة حرارة الغرفة. وينتشر الغاز، على طريقة الطبيعة، في الفراغ (الفراغ) بشكل قد يبدو كنوع من شعاع الجسيمات التي تتناثر في الفضاء الفارغ. وبهذه الطريقة تنخفض درجة حرارة الغاز إلى مستوى درجة واحدة كلفن (أي درجة واحدة فوق الصفر المطلق). في هذه المرحلة، "تطير" الجزيئات الموجودة في النظام بسرعة تبلغ حوالي 400 متر في الثانية، وهي سرعة هائلة لا تسمح لها بالاحتجاز في الفراغ. من أجل إبطاء الجزيئات، قام البروفيسور ناريفيتشيوس وأعضاء مجموعته ببناء مصيدة مغناطيسية - نوع من "الصندوق" أو "الكوب" - مصنوعة من مجالات مغناطيسية قوية، والتي يتم إنشاؤها باستخدام أسلاك فائقة التوصيل. تتيح هذه الطريقة زيادة قوة المجالات المغناطيسية بسرعة كبيرة، مما يحصر الجزيئات في حجم محدود ويزيد من معدل تصادمها مع بعضها البعض. في هذه الحالة، من الممكن تبخر الجزيئات الساخنة من المصيدة - وتبريد الجزيئات المتبقية فيها إلى جزء صغير فقط من درجة واحدة فوق الصفر المطلق.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 9
كونان أنت مخطئ في العديد من النقاط:
1. درجة الحرارة هي الطاقة الحركية للجزيئات، أو الذرات في حالة العنصر. عند الصفر المطلق - لا تتحرك الذرة. الإلكترون ليس جسمًا متحركًا حول النواة - فهو موجود في كل مكان في المدار (ويمكنك أيضًا أن تقول في كل مكان في الكون..)
2. لا يرتبط الدوران بدرجة الحرارة. المقصود بالصفر المطلق ليس صفرًا من الطاقة.
3. ما هي بالضبط التفاعلات بين الجزيئات؟
4. بالطبع من الضروري منع تأثير الجزيئات الأخرى. أعتقد أنه جزء من التجربة.
باقي نقاطك هي نفسها - لا علاقة لها بدرجة الحرارة.
وللعلم فقط - لقد انخفضت درجة الحرارة بالفعل *إلى ما دون* الصفر المطلق!
https://www.livescience.com/25959-atoms-colder-than-absolute-zero.html
حتى أبسط نظام: ذرة الهيدروجين (التي تحتوي على بروتون واحد وإلكترون واحد يتحرك حولها) لا يمكن تبريدها إلى "الصفر المطلق" للأسباب التالية:
1. سيتمكن الإلكترون دائمًا من الانخفاض إلى الحد الأدنى من مستوى الطاقة على الأقل (أي الحركة في المدار الذري 1S)، مما يعني أن الإلكترون الموجود في الذرة لن يتوقف أبدًا، وسيكون لديه دائمًا طاقة حركية.
2. بالإضافة إلى الطاقة الحركية للإلكترون، هناك أيضًا دوران لجميع الإلكترونات وجميع النيوكليونات الموجودة في النواة، والذي لا يمكن التخلص منه أيضًا؛ في الواقع، لقد أظهروا في الماضي أنه من الممكن تبريد المواد الصلبة النقية وتقليل قيمة طاقة الدوران - المعروفة باسم "الاقتران المغزلي" و"الاقتران السبيني" من خلال تطبيق مجالات مغناطيسية قوية للغاية، والتي ترتب جميع الجسيمات مع دوران في اتجاه واحد (باستخدام الرنين المغناطيسي النووي مع مغناطيس قوي) - ولكن حتى هنا ليس من الممكن إلغاء مساهمة الدوران بالكامل.
3. حتى في أبسط نظام (= ذرة الهيدروجين)، وبالطبع أيضًا في الأنظمة الأكبر - أي الذرات الأثقل والجزيئات ثنائية الذرة ومتعددة الذرات - سيكون هناك دائمًا تفاعلات إضافية بين جميع الجسيمات (داخل نواة النظام الكبير) الذرات سيكون هناك تفاعلات بسبب عمل القوة الضعيفة والقوة القوية بين النيوكليونات وداخل كل نيوكليون على التوالي).
4. بالطبع، من الضروري أيضًا المنع التام لتأثير جزيئات النيوترينو والإشعاعات الكونية الأخرى من جميع أنحاء الكون، بالإضافة إلى منع أي حركة للفونونات في المادة - وهي أفعال لا يمكن منعها، حتى لو كنت تعمل في المرآب (المختبرات الموجودة في الكهوف في أعماق الأرض) - ناهيك عن القوى الكهرومغناطيسية وقوى الجاذبية التي تعمل باستمرار بين جميع الجزيئات وبين نفسها.
5. وفقًا لميكانيكا الكم، حتى في الفراغ العالي، ستكون هناك تقلبات للجسيمات الأولية؛ وبالتالي، على سبيل المثال، من الممكن أن يتشكل زوج من الإلكترون/البوزيترون في أي مكان في الكون، والذي إذا تأين كل منهما الآخر في فترة زمنية أقصر من "زمن بلانك" - فلن يتمكن هذا الزوج من الجسيمات أبدًا من التكون. تم اكتشافه، لكن من المؤكد أنه سيكون له تأثير على درجة الحرارة عند النقطة التي يتكون فيها الزوج.
6. تذكر دائماً وجود إشعاع الخلفية الكونية (2-4 درجات كلفن) الموجود في كل أنحاء الكون - وأيضاً داخل الأنظمة التجريبية في كل المختبرات التي تم بناؤها والتي يتم بناؤها وسوف يتم بناؤها.
7. وماذا عن اضطرابات المادة المظلمة (Dark Matter) التي لا تظهر في أي حسابات مقدمة في هذه الدراسة؟
في الختام، بسبب كل هذه الاضطرابات وغيرها - التي لا يمكن تجنبها تماما - وبافتراض أن الفيزياء التي بنيت عليها هنا صحيحة (وليست مثل فيزياء نيوتن التي دحضها أينشتاين) - لن يكون من الممكن أبدا التهدئة والوصول إلى الصفر المطلق !!!
تبلغ درجة الحرارة في الكون في المتوسط 2.73، وهي ليست حاجزًا نظريًا ولا حاجزًا فعليًا. هناك ببساطة الكثير من الفوتونات عند هذا الطول الموجي. إن حقيقة أن درجة الحرارة في المصيدة سترتفع في النهاية ليست ذات صلة أيضًا (الثلاجة في المنزل تحتفظ أيضًا بالمواد عند درجة حرارة أقل من البيئة).
يهودا
الفضاء ليس فارغا تماما. في الفراغ المطلق تكون درجة الحرارة المطلقة 0.
عندما تكون درجة الحرارة في الكون بأكمله 2.73 درجة كلفن على الأقل، يصعب علي أن أفهم كيف نزلوا من درجة الحرارة هذه. مع تحرك كل النيوترينوات والفوتونات والأشعة الكونية الأخرى في الكون، لا يستغرق الأمر سوى وقت قصير جدًا حتى يبدأ الجزيء في التحرك مرة أخرى، أي أن درجة الحرارة ستعود إلى 2.73 درجة كلفن على الأقل.
مساء الخير
سابدارمش يهودا
إيدان أنت رعشة.
كونك تمتلك بلبلاً لا يعني أنك على نفس مستوى البلابل الأخرى وبالتأكيد لا يجعلك أفضل من أولئك الذين ليس لديهم بلبل. ردك المتخلف لا يثبت إلا من أنت.
يشبه إلى حد كبير كل الأغبياء الذين ولدوا في الدولة اليهودية ويفتخرون بعدد جوائز نوبل اليهودية/الإسرائيلية على الرغم من أنهم بالكاد أنهوا دراستهم الثانوية.
إنهم ليسوا أنت! على العكس تماما! لقد نجحوا بالرغم منك.
ودعونا نقول فقط... دعنا نقول فقط أنهم تمكنوا من التغلب على هذا الجزء الجامح وتبريد الجزيء إلى الصفر المطلق...
هل سيكون هذا هو الفرق حقًا بين الذرة "الحية" والذرة التي يتوقف فيها الإلكترون عن الدوران حول النواة وسوف تنهار الذرة، يليها الجزيء بأكمله، على نفسه ويشكل الجسم ثقبًا أسود صغيرًا سوف تنمو كما تبتلع العلماء والمختبر والمعهد وتتبعها المدينة الخ...؟
انا لا اظن ذلك…
إذا كان جزء الدرجة مثلًا جزءًا من الألف من الدرجة، فيمكنهم بالفعل متابعة الإلكترون بحركة بطيئة...
"كسر من درجة واحدة" - هل يخطر ببالك أن تكتب ما هو هذا "الكسر"؟ العاشر؟ مائة؟ عشرة ناقص عشرة؟
كم هو مضحك - ترى من يتحكم في العلم
هناك 4 رجال وامرأة يريدون "إثبات" أنهم رجل.