Подкрепете ни!

Ако харесвате Свежа Наука и редовно четете публикациите ни, оценявате работата ни и искате да продължаваме все така, подкрепете ни! :)

На този етап от съществуването си Свежа Наука има нужда от вашата помощ! Последвайте ни в социалните мрежи Facebook, Google+ и Twitter, за да подкрепите нашата кауза - разпространяване на наука и познание.

За повече информация, обмяна на идеи или публикуване на материали, се свържете с нас.

Елементарни частици заобикалят фундаментални закони

Home/Наука/Физика/Елементарни частици заобикалят фундаментални закони

Току-що нещата във фундаменталната физика, и по-конкретно термодинамиката, станаха леко по-сложни…

Според основните закони на термодинамиката, ако извадите гореща баница от фурната и я поставите на масата, евентуално тя ще се охлади до температурата на околния въздух. Но физиците откриха, че под определени условия, заредените частици, наречени йони, не следват тази логика – вместо това, те могат да се охладят до две напълно различни температурни стойности.

„Това явление във физиката би било еквивалентно на спонтанно възпламеняване или замразяване на баница след изкарването й от фурната,“ обяснява Eric Hudson, от университета в Калифорния, Лос Анджелис.

Обикновено, в квантовата механика, преди да предприемат наблюдение, учените предварително охлаждат частиците, защото това забавя тяхното движение и позволява по-добър контрол и „видимост„. За да охладят йоните, те използват техника наречена буферно газово охлаждане, което представлява излагането на йони в облак от студени атоми.

Всеки път когато даден йон се сблъска с атом в облака, енергията се разпределя помежду им, докато евентуално йоните и атомите изравнят температурите си, на теория, нищо по различно от примера с горещата баница и въздуха в стаята. Или поне до сега така си мислеха физиците, докато екипът на Хъдсън, за първи път не показа, че в действителност, нещата са далеч по-сложни – и странни.

За да наблюдават поведението на йоните когато са поставени натясно, екипът подготвя проби от лазерно охладени бариеви йони и калциеви атоми, и двете проби охладени почти до абсолютната нула, или ако трябва да сме по-точни – до една хилядна над абсолютната нула.

След това йоните биват потопени в облака от около 3 милиона супер-охладени калциеви атоми, като с помощта на високочестотни електромагнитни полета (от няколко GHz), успяват да задържат йоните в рамките на пространство по-малко от дебелината на човешки косъм. Така учените оставят за известно време йоните и атомите, хубаво да се объркат и поблъскат едни с други, след което измерват техните температури.

Вместо да запишат, че двата сета от частици споделят едни и същи изравнени температурни стойности, те откриват, не само че йоните имат различни температури, но и че температурите им зависят от броя им в охладителната интервенция и точната им начална температура. Това предполага, че обмяната на температура във флуидите – буферното газовото охлаждане, е много по-сложно от колкото учените са предполагали, и в експеримента не успяват да постигнат температурното равновесие, което се очаква.

  • Абсолютна нула? Всъщност, учените никога не могат да стигнат хипотетичната абсолютна нула – това е като да делиш едно на две, винаги имаш остатък, който също може да бъде разделен, приближаваш се до нулата, но дори и след безброй операции пак няма да я стигнеш.
  • Ъъъ… Лазерното охлаждане? Ами да, използват се лазерни пулсации с честотата на трептене на частиците, само че с обратна фаза, и така когато частицата извършва векторно движение, лазерът се активира и се опитва да угаси това движение, и така почти до абсолютно неподвижно състояние – абсолютната нула.

Когато всички, от практичните криминалисти до физиците опитващи се да създадат екзотична антиматерия, разчитат на надеждността на тази техника, може би е добра идея да се вземе предвид тази непостоянност. Изглежда информацията при промяна на ентропията в действителност не се губи и нещата не са толкова елементарни и линейни.

„Резултатите показаха, че не можеш да сложиш просто някакъв си газ – без значение колко студен е – и да очакваш да работи ефективно,“ казва Steven Schowalter от NASA.

Добави коментар