Külm kui põrgu: teadlased on lähedal absoluutse nulli saavutamisele
Termodünaamika seaduste kohaselt on absoluutset nulli (0 Kelvini või -273, 15 kraadi Celsiuse järgi) võimatu saavutada. Kuid Itaalia Nazionale di Fisica tuumainstituudi (INFN) teadlased on saavutanud midagi võimatut: suhteliselt suure massi ja mahuga objekti jahutamine peaaegu 0K juures.
Vaadeldav objekt on 1 kuupmeetrine vaskkuup. See külmutati temperatuurini 6 milikelvini ehk -273, 144 kraadi Celsiuse järgi. See on suurim mass ja maht, absoluutse nulli lähedal.
Kiirjäätis
Teadlased panid 400-kilogrammise vasekuubiku tüüpi krüostaadiks nimetatud konteinerisse, mille eesmärk on hoida kõike selles külmas - mõelge sügavkülmikust, mis suudab sekunditega valmistada isegi kuuma supijäätise.
See “sügavkülmik” on ehitatud spetsiaalselt selle katse jaoks. See on esimene, mis võib objekti muuta absoluutse nulli lähedale. „Selle projekti peamine raskus oli krüostaadi tehnoloogiline väljakutse. Me veetsime kümme aastat süsteemi arendamisel ja testimisel, mis seda saaks teha, ”räägib INFN-i teadlane Carlos Bucci.
Osa millestki suuremast
Objekti külmutamine ja absoluutse nullini jõudmine pole uurimistöö peamine eesmärk - krüostaadi ehitamine on vaid esimene samm. Seda kasutatakse osakeste detektorina. Tõeline eksperiment viiakse läbi INFN-i maa-aluses laboris Gran Sasso mäes, mis asub Itaalia Abruzzo piirkonnas.
Katse nimetatakse harvaesinevate sündmuste krüogeenseks maa-aluseks vaatluskeskuseks (mis juhuslikult või mitte, tähendab itaalia keeles südant). Bucci ja tema meeskond usuvad, et CUORE paljastab rohkem teavet subatomaalsete osakeste kohta, mida nimetatakse neutrinodeks ja miks on universumis nii palju ainet kui antimaterjal.
Kuid oodake üks hetk, mis pistmist on külmaga antimaterjal?
Teadlased soovivad näha haruldast nähtust, kui antineutriinid muutuvad tavalisteks neutriinodeks, sest teadmine, kuidas nad seda teevad, võib selgitada, miks on rohkem ainet kui antimaterjal. Lisaks võiks eksperiment paljastada nende osakeste täpse massi - seda on teadlased kogu maailmas püüdnud aastaid arvutada.
Asi on selles: nähtuse uurimiseks peab ümbritsev temperatuur olema umbes 10 millikeviini. Siin tuleb sisse krüostaadi osa, kuna just tema suudab selle teha. Kui see on selle katse jaoks kohandatud, on selle sisemus vooderdatud sadade kristallidega, mis suudavad kiirguse ja temperatuuri muutuste kaudu tuvastada neutriinosid, andes Buccile ja tema meeskonnale võimaluse sündmust jälgida.
