Τρίτη, 10 Μαΐου 2011

Τι συμβαίνει στο απόλυτο μηδέν;


Τα περίεργα πράγματα που συμβαίνουν στις χαμηλές θερμοκρασίες συνεχίζουν να κρύβουν εκπλήξεις.
Προσφάτως, επιστήμονες ανέφεραν πως μόρια σε ένα υπέρψυχρο αέριο μπορούν να αντιδράσουν χημικά σε αποστάσεις 100 φορές μεγαλύτερες από αυτές που αντιδρούν όταν βρίσκονται σε θερμοκρασία δωματίου.

Σε πειράματα που διεξήχθησαν σε θερμοκρασία κοντινή με αυτή του δωματίου, οι χημικές αντιδράσεις είχαν την τάση να επιβραδύνουν καθώς η θερμοκρασία έπεφτε. Οι επιστήμονες, όμως, βρήκαν πως τα μόρια σε ψυχρές θερμοκρασίες, μόλις λίγες εκατοντάδες δισεκατομμυριοστά του βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν (-273.15o Κελσίου), μπορούν ακόμα να ανταλλάσσουν άτομα, δημιουργώντας νέους χημικούς δεσμούς χάρη στις περίεργες επιδράσεις του κβάντου, που μεγαλώνει την απόστασή τους σε χαμηλές θερμοκρασίες.«Είναι απόλυτα λογικό αυτό που συμβαίνει στο υπέρψυχρο περιβάλλον, όπου δεν μπορούμε να μιλάμε για χημεία,» υποστήριξε η Deborah Jin από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο. «Η μελέτη αυτή όμως λέει “όχι”, υπάρχει τελικά χημεία.»

Γιατί το απόλυτο μηδέν (-273.15o Κελσίου) είναι ακατόρθωτο;

Πρακτικά, η δουλειά που απαιτείται για την αφαίρεση της ζέστης από ένα αέριο αυξάνει όσο πλησιάζουμε προς το ψυχρό, ενώ ο όγκος της δουλειάς που απαιτείται για να ψυχράνουμε κάτι στο απόλυτο μηδέν είναι άπειρος. Σε όρους κβαντικής, μπορούμε να ρίξουμε το φταίξιμο στην επισφαλή αρχή του Heisenberg, που λέει πως με όση περισσότερη ακρίβεια γνωρίζουμε την ταχύτητα ενός σωματιδίου, τόσα λιγότερα γνωρίζουμε για τη θέση του και το αντίστροφο. Εάν γνωρίζουμε πως τα άτομά μας βρίσκονται εντός του πειράματός μας, τότε θα πρέπει να υπάρχει κάποια αμφιβολία σχετικά με την ταχύτητά τους πάνω από το απόλυτο μηδέν -εκτός και αν το πείραμά μας έχει το μέγεθος ολόκληρου του σύμπαντος.

Ποιο είναι το πιο ψυχρό μέρος στο ηλιακό μας σύστημα;

Η χαμηλότερη θερμοκρασία που έχει μετρηθεί ποτέ στο ηλιακό μας σύστημα ήταν στη Σελήνη. Πέρυσι, το Lunar Reconnaissance Orbiter της NASA μέτρησε θερμοκρασίες που έφταναν τους -240o Κελσίου, σε κρατήρες όπου επικρατεί μονίμως σκιά, κοντά στον σεληνιακό νότιο πόλο. Η θερμοκρασία αυτή είναι γύρω στους 10 βαθμούς ψυχρότερη από εκείνες που έχουν μετρηθεί μέχρι στιγμής στον Πλούτωνα.

Ποιο είναι το ψυχρότερο φυσικό αντικείμενο στο σύμπαν;

Το ψυχρότερο γνωστό φυσικό αντικείμενο στο σύμπαν είναι το γαλαξιακό νεφέλωμα Boomerang, 5.000 έτη φωτός μακριά από τη Γη, στον αστερισμό του Κενταύρου. Οι επιστήμονες ανέφεραν το 1997 πως τα αέρια, που εκτινάχθηκαν από έναν κεντρικό αστέρα, που βρισκόταν στο τέλος της ζωής του, επεκτάθηκαν και ψύχθηκαν ταχύτατα στον 1o Κέλβιν, μόλις έναν βαθμό πιο πάνω από το απόλυτο μηδέν. Συνήθως, τα νέφη αερίων στο διάστημα θερμαίνονται στους 2,7o Κέλβιν από το κοσμικό μικροκυματικό περιβάλλον, την ακτινοβολία που απέμεινε από το Big Bang. Η επέκταση του Boomerang, όμως, δημιουργεί ένα είδος κοσμικού ψυγείου, επιτρέποντας στα αέρια να διατηρήσουν το ασυνήθιστο ψύχος τους.

Ποιο είναι το ψυχρότερο αντικείμενο στο διάστημα;

Εάν υπολογίσουμε και τους τεχνητούς δορυφόρους, τότε τα πράγματα γίνονται ακόμα πιο ψυχρά. Κάποια όργανα στο διαστημικό παρατηρητήριο Planck της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, που εκτοξεύθηκε τον Μάιο του 2009, παγώνουν στους 0,1oΚέλβιν, ώστε να κατασταλεί ο θόρυβος των μικροκυμάτων, που θολώνουν την όραση του δορυφόρου. Το διαστημικό περιβάλλον, σε συνδυασμό με τα μηχανικά και κρυογονικά συστήματα ψύξης, που χρησιμοποιούν υδρογόνο και ήλιο, ψύχει τα πιο παγωμένα όργανα στους 0,1 Κέλβιν σε τέσσερα διαδοχικά στάδια.

Ποια είναι η χαμηλότερη θερμοκρασία που έχει επιτευχθεί ποτέ σε εργαστήριο;

Η χαμηλότερη θερμοκρασία, που έχει σημειωθεί ποτέ, ήταν στη Γη και πιο συγκεκριμένα επετεύχθη σε ένα εργαστήριο. Το Σεπτέμβριο του 2003, επιστήμονες από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) ανακοίνωσαν πως κατάφεραν να ψύξουν ένα νέφος ατόμων νατρίου στην πρωτοφανή θερμοκρασία των 0,45 νανοκέλβιν. Πιο πριν, το 1999, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας του Ελσίνκι είχαν καταφέρει να ψύξουν σε θερμοκρασία 0,1 νανοκέλβιν ένα κομμάτι μετάλλου ρόδιου.


http://www.planitikos.com/2011/05/blog-post_6769.html

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Επισκέψεις