ก้าวข้ามขีดจำกัด! นักวิทยาศาสตร์ทำลายสถิติความเย็นที่สุดที่เคยวัดได้ในห้องทดลอง!

นักวิทยาศาสตร์เพิ่งทำลายสถิติใหม่สำหรับการทำอุณหภูมิที่เย็นที่สุดที่เคยมีการวัดในห้องแล็บ โดยสามารถวัดอุณหภูมิที่เรียกว่าหนาวไปถึงขั้วกระดูกได้ที่ 1 ส่วน 38,000 ล้านองศาเหนือ -273.15 องศาเซลเซียส จากการปล่อย Magnetized gas ที่ความสูง 120 เมตรลงจากหอคอยขององค์การอวกาศยุโรป (Europe Space Agency)

อุณหภูมิเกือบ -273.15 เซลเซียสที่วัดได้นั้นมาจากการทดลองของนักวิจัยชาวเยอรมันที่ศึกษาคุณสมบัติของควอนตัมที่เรียกว่าสถานะที่ 5 (Fifth state of matter) ของสสารควบแน่นโพส-ไอน์สไตน์ (Bose-Einstein condensate: BEC) ซึ่งเป็นกลุ่มของอะตอมที่มีอุณหภูมิต่ำจนถึงจุดอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ (Absolute Zero) โมเลกุลในสภาวะดังกล่าวจะแทบไม่มีพลังงานให้เคลื่อนไหวได้ ที่จุดนั้นอะตอมจะเริ่มจับกลุ่มกันและทั้งกลุ่มจะทำตัวราวกับว่ามันเป็นอะตอมเพียงอะตอมเดียว

อุณหภูมิคือการวัดการสั่นไหวของโมเลกุล ยิ่งโมกุลเคลื่อนที่มาก อุณหภูมิก็จะยิ่งสูง ที่จุดศูนย์สัมบูรณ์ (-273.15 เซลเซียส) จะเป็นจุดที่โมเลกุลทุกอย่างหยุดนิ่ง เมื่อเข้าใกล้สภาวะศูนย์สัมบูรณ์ ปรากฎการณ์ประหลาดจะเริ่มเกิดขึ้น ยกตัวอย่างเช่น แสงจะแปลงสภาพเป็นของเหลวที่สามารถเทใส่บรรจุภัณฑ์ได้อ้างอิงจากงานวิจัยในปี 2017 หรือฮีเลียมที่ความเย็นยิ่งยวด (Supercooled helium) จะไม่ได้รับผลจากแรงเสียดทานอ้างอิงจากงานวิจัยในปี 2017

ในการทดลองครั้งนี้ที่เป็นการทำลายสถิติเดิม นักวิทยาศาสตร์ได้กักอะตอมรูบิเดียมในสถานะแก๊ส 100,000 อะตอมไว้ในสนามแม่เหล็กภายในห้องสุญญากาศ จากนั้นพวกเขาทำให้ห้องเย็นลงจนถึง 1 ส่วน 2,000 ล้านองศาเซลเซียสเหนืออุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่ง ณ จุดนี้ก็นับเป็นสถิติความเย็นครั้งใหม่แล้ว

แต่พวกเขาไม่ได้หยุดแค่นั้น พวกเขายังคงพยายามก้าวข้ามขีดจำกัดของวงการฟิสิกส์ไปอีกขั้น เพื่อทำให้อุณหภูมิเย็นยิ่งกว่าเดิมให้เข้าใกล้จุดศูนย์สัมบูรณ์มากที่สุด พวกเขาทำการทดลองในหอปล่อย (drop tower) ขององค์การอวกาศยุโรป (Europe Space Agency) ประเทศเยอรมนี โดยปล่อยห้องสุญญากาศให้ตกลงมาอย่างอิสระ (free fall) พร้อมปิด-เปิดสนามแม่เหล็กอย่างรวดเร็ว ทำให้สสารควบแน่นโพส-ไอน์สไตน์ลอยตัวโดยไม่ได้รับผลจากแรงโน้มถ่วงของโลก ในสภาวะนี้การเคลื่อนไหวของอะตอมโมเลกุลรูบิเดียมแทบจะหยุดอยู่กับที่ ส่งผลให้สสาร BEC มีอุณหภูมิลดลงจนถึง 38 picokelvins หรือ 1 ส่วน 38,000 ล้านองศาเหนืออุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ได้เป็นเวลา 2 วินาที กลายเป็นสถิติใหม่ที่เข้าใกล้องศาศูนย์สัมบูรณ์ที่สุด!

อ้างอิง: LiveScience

พิสูจน์อักษร : สุชยา เกษจำรัส