Çin’in Uzay İstasyonunda Tarihi Düşük: Kaydedilen En Düşük Sıcaklık

Bilim yeni bir dip noktasına ulaştı. Sözümüz sıcaklıktan gidiyor.

Bilim insanları, 20.000 rubidyum atomundan oluşan bir bulutu yaklaşık 10 pikokelvin sıcaklığa soğuttu; bu da kelvin’in trilyonda birinin 10 katına, yani mutlak sıfıra (−273,15 Celsius) neredeyse değecek kadar düşük bir değer. Atomlar bir Bose-Einstein yoğuşması oluşturdu; bu, maddeyin kuantum durumlarından biri ve daha önce ulaşılan herhangi bir sıcaklıktan daha soğuk. Araştırmacılar, 5 Kasım’da Science dergisinde yayımladıkları sonuçlarda bu bulguyu açıkladı.

Bu rekor derecesinde düşük bir sıcaklığa ulaşmak için bilim insanları çalışmalarını uzaya taşıdı. Atomlar, Çin’in Tiangong uzay istasyonunda Dünya’yı dolandı. Orada araştırmacılar, 20.000 rubidyum atomunu hapsedip hareketlerini azaltarak onları soğutan lazer tabanlı tuzaklar kullandı. Atomik düzeyde sıcaklık, hareketle ilişkilidir: Etrafımızdaki havadaki atom ve moleküller daha soğukken daha yavaş hareket eder. Benzer şekilde, soğuk atom sistemlerinde bilim insanları, atomların yayılmaya bırakıldığında ne kadar yavaş ayrıştığına dayanarak etkili bir sıcaklık tanımlayabilir.

Yeryüzünde yerçekimi kuvvetleri, atom bulutlarının alçalmasına ve soğutmanın etkinliğinin azalmasına neden olur. Ancak uzay istasyonunda atomlar mikro yerçekimini, yani serbest düşmedeki bir cismin görünürdük ağırlıksızlığını yaşadı.

Bose-Einstein yoğuşması oluşturmak için, düzensiz bir şekilde hareket eden atom topluluğu, atomların tamamı aynı kuantum durumunu alıp tek bir varlık gibi davranana kadar soğutulur. Ultracold atomlarla deney yapan araştırmacılar, egzotik madde durumlarını ve diğer gizemli fizik olgularını inceleyebilir. Aynı zamanda, eşdeğerlik İlkesi gibi temel kavramları test edebilir; bu ilke, farklı kütlelere sahip cisimlerin vakumda aynı hızda düşmesini açıklayan fikirdir.

Uzayda Bose-Einstein yoğuşmaları daha önce Uluslararası Uzay İstasyonu’nda, 52 pikokelvin’e kadar düşen sıcaklıklarda üretildi. Yeryüzünde ise atomların ağırlıksızlığı uyarmak için bir kuleden serbest düşürüldüğü bir deney 38 pikokelvin’e ulaştı. Ancak serbest düşme kuleleri deneyleri, serbest düşmenin ne kadar sürdüğüyle sınırlıdır. Oysa Dünya yörüngesinde yapılan deneylerde böyle bir sorun yok. Yani uzaydaki soğuk atomlar gerçekten yükselişe geçiyor.