Bugün Physics World dergisinin blog sayfasında Hamish Johnston tarafından yazılan bir yazı ilgimi çekti. Dünya üzerinde yapılan bir deney ne kadar soğuk bir ortamda yapılabilir ki?
Yarıiletken fiziği alanındaki çalışmalarım sırasında 1,8 Kelvin yani sıfırın altında eksi 270 santigrat dereceyi görmüştüm. Dünya üzerinde yapılan diğer deneylerde inilen sıcaklıklara kıyasla bu değer nispeten “aşırı soğuk” değildi. CERN’de olduğu gibi miliKelvin (x10-3 K) mertebelerinde deneyler yapılıyor. Ancak, bu yazıda sözünü edeceğim sıcaklık çok daha düşük. Hemen söyleyeyim, 50 pikoKelvin (pK). Bu tam olarak 50×10-12 Kelvin’dir. Yani mutlak sıfırın çok az üzerinde. Teorik olarak bir maddenin ulaşabileceği en düşük sıcaklığı mutlak sıfır olarak tanımlarız ve bu 0 Kelvin’dir. Santigrata dönüştürecek olursak -273,15 derecedir.
Dünya üzerindeki en soğuk deney Johnston’un blog yazısına göre, ABD’deki Stanford Üniversitesi’nde gerçekleştirildi. Bu deneyde Mark Kasevich ve çalışma arkadaşları “madde-dalga merceklenme” etkisini kullanarak yaklaşık 100 bin rubidyum atomundan oluşan bir bulutu 50 pK’den daha az bir sıcaklığa soğutmayı başardılar.
Aslında bu sıcaklıklara kadar inmek yeni bir çalışma alanı oluşturdu. Bu çalışma alanını ultrasoğuk atomlar olarak etiketleyebiliriz ve bu atomlar 0 Kelvin’e yakın sıcaklıklarda yani kuantum mekaniğinin etkilerinin önemli olduğu sıcaklıklarda incelenirler. Örneğin Bose-Einstein Yoğunlaşması çalışmaları bu atomlarla yapılır.
Tim Kovachy et al./Physical Review Letters
Atomlardan oluşan bir bulutun sıcaklığı atomların sürüklendikleri ortalama hızı ile tanımlanır. Kasevich’in ekibi atomların bu ortalama hızını saniyede 70 mikrometreden daha aza indirmek için bir dizi mercekler kullandı. İşte bu hız da 50 pK dereceye karşılık geliyor. Bu araştırma ile ilgili makalenin yayınlandığı Physical Review Letters dergisine göre bu sıcaklık “düşük kinetik sıcaklık rekoru” anlamına geliyor.
Peki daha önce, elde edilen en soğuk sıcaklık ne idi? Görünüşe göre, 2011 yılında Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) Woflgang Ketterle ve çalışma arkadaşları manyetik bir teknik kullanarak rubidyum atomlarının optik örgüsünü 350 pK’e kadar soğutmayı başarmışlar.
Günümüz teknolojisi ile mutlak sıfıra oldukça yaklaşmışız gibi görünüyor.
Gökhan Atmaca, Bilim Uzmanı (MSc.)
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Kaynak:
http://blog.physicsworld.com/2015/04/09/where-is-the-coldest-experiment-on-earth/
