Немецкие физики охладили атомы до самой низкой температуры за всю историю научных наблюдений: они провели эксперимент с квантовым свободным падением газа. Физики из Германии зафиксировали самую холодную температуру, когда-либо зарегистрированную. Она на 38 триллионных градуса выше абсолютного нуля. Во время эксперимента физики сбросили квантовый газ и включали, выключали магнитное поле, чтобы привести его атомы к почти полной остановке.

Абсолютный ноль — это –273,15 °C, самая низкая температура, существующая в термодинамической шкале. Это точка, в которой вообще нет атомного движения или тепла. Считалось, что ученые никогда не смогут достичь этой отметки, так как невозможно удалить всю кинетическую энергию из атомов в системе. Но авторы новой работы в исследовании зафиксировали температуру в 38 пикокельвинов или 38 триллионных градуса выше абсолютного нуля.

Чтобы этого достичь, авторы начали с облака из 100 тыс. атомов рубидия, которое было захвачено магнитным полем в вакуумной камере. Затем они охладили его, чтобы сформировать квантовый газ, который называют конденсатом Бозе-Эйнштейна (BEC). В нем атомы начинают действовать как один большой атом.

Но температура была недостаточно низкой, поэтому команда провела эксперимент, в котором сбросила ловушку конденсата Бозе-Эйнштейнана на 120 м. Во время свободного падения команда несколько раз выключала и включала магнитное поле, содержащее газ.

Когда магнитное поле выключено, газ начинает расширяться, а когда его снова включено, газ вынужден снова сжиматься. Это переключение замедляет расширение газа почти до полной остановки, а уменьшение молекулярной скорости снижает температуру.

В результате авторам удалось достичь рекордной температуры всего за две секунды. Моделирование показало, что ее можно поддерживать до 17 секунд в условиях невесомости, например, на борту спутника.