Cele mai reci substanțe din lume nu se găsesc în Antarctica.
Nu sunt pe vârful Everest
sau îngropate într-un ghețar.
Sunt în laboratoarele de fizică:
nori de gaze ținuți la câteva grade sub zero absolut.
Asta înseamnă că sunt de 395 milioane de ori mai reci ca frigiderul tău,
de 100 milioane de ori mai reci ca nitrogenul lichid
și de 4 milioane de ori mai reci decât cosmosul.
Aceste temperaturi ajută la înțelegerea mecanismului de funcționare a materiei
și ajută inginerii la construirea unor instrumente incredibil de precise
care ne oferă informații despre tot,
de la poziția exactă pe planetă
până la ce se întâmplă în străfundurile universului.
Cum creăm astfel de temperaturi extreme?
Pe scurt, prin încetinirea particulelor în mișcare.
Când vorbim despre temperatură, vorbim, de fapt, despre mișcare.
Atomii care fac corpurile solide,
lichide,
și gazoase
se mișcă în permanență.
Când atomii se mișcă repede, percepem acea materie ca fiind fierbinte.
Când se mișcă mai încet, o percepem rece.
Pentru a răci un obiect fierbinte sau un gaz în viața de zi cu zi,
îl punem într-un mediu mai rece, ca un frigider.
O parte din mișcarea atomică din obiectul fierbinte e transferată în împrejurimi,
iar acesta se răcește.
Însă există o limită:
până și cosmosul e prea călduros pentru a crea temperaturi extrem de mici.
Astfel, oamenii de știință au găsit o metodă de încetinire a atomilor -
cu un fascicul de lumină.
În majoritatea cazurilor,
energia acestui fascicul încălzește lucrurile.
Dar folosit cu foarte mare precizie,
impulsul fasciculului poate opri mișcarea atomilor, răcindu-i.
Asta se întâmplă într-un dispozitiv numit capcană magneto-optică.
Atomii sunt injectați în vid
și un câmp magnetic îi atrage spre centru.
Fasciculul îndreptat spre mijlocul camerei
e setat pe frecvența potrivită,
iar când un atom se apropie, va absorbi un foton al fasciculului și va încetini.
Efectul de încetinire e rezultatul transferului de impuls
dintre atom și foton.
Șase fasciculi aranjați perpendicular,
asigură interceptarea atomilor împrăștiați în toate direcțiile.
În centru, unde fasciculele se intersectează,
atomii se mișcă lent, de parcă ar fi prinși într-un lichid gros,
un efect pe care cercetătorii îl descriu ca „melasă optică”.
O capcană magneto-optică ca aceasta
poate răci atomii la doar câțiva microkelvini -
în jur de - 273 de grade Celsius.
Această metodă a fost dezvoltată în anii '80,
iar savanții care au contribuit la crearea ei
au câștigat Premiul Nobel în Fizică în anul 1997 pentru această descoperire.
De atunci, metoda a fost îmbunătățită pentru a atinge temperaturi mult mai mici.
Dar de ce să răcim atomii atât de mult?
Pentru început, atomii reci pot fi detectoare foarte bune.
Având energie puțină,
sunt incredibil de sensibili la fluctuațiile din mediul înconjurător.
Astfel, sunt folosiți în dispozitive care găsesc depozite de petrol și minerale
și se mai folosesc la ceasurile atomice precise
ca cele folosite la poziționarea globală a sateliților.
În al doilea rând, atomii reci au un potențial uriaș
pentru cercetarea frontierelor fizicii.
Sensibilitatea lor extremă îi face candidați
pentru detectarea undelor gravitaționale în viitorii detectori spațiali.
Sunt folositori și pentru studiul fenomenului atomic și subatomic,
care cere măsurarea fluctuațiilor extrem de mici din energia atomilor.
Aceștia sunt „înăbușiți” la temperaturi normale,
când atomii au o viteză de sute de metri pe secundă.
Răcirea prin laser poate încetini atomii la doar câțiva centimetri pe secundă -
destul pentru ca efectele mișcării cauzate de cuantumul atomic să devină evidente.
Atomii foarte reci le-au dat șansa savanților să studieze fenomene
precum condensatul Bose-Einstein,
în care atomii sunt răciți până aproape la zero absolut
și se transformă într-un nouă stare a materiei.
Pe măsură ce cercetătorii își continuă călătoria în înțelegerea legilor fizicii
și descoperirea misterelor universului,
ei fac acest lucru cu ajutorul celor mai reci atomi din el.