În mod surprinzător, laserele sunt cel mai lent lucru de pe Pământ

La nivel microscopic, laserele se dovedesc a fi cel mai lent lucru de pe Pământ.

Universul în care trăim are o limită superioară de viteză, cea a luminii, care împiedică depășirea acesteia indiferent de câtă energie este folosită pentru a o depăși. După cum arată cea mai faimoasă ecuație a lui Albert Einstein, orice aport de energie ajunge să fie transformat, în cele din urmă, în materie. Pe lângă viteza maximă în Univers există și un zero absolut, un termen pe care îl putem folosi pentru a vorbi despre viteză, dar și temperatură. În ambele cazuri vorbim despre același lucru, obiectul pe care îl observăm nu are energie, asta chiar și la cele mai mici niveluri de analiză.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Pornind de la observațiile de mai sus putem să ne întrebăm care este cel mai lent obiect de pe Pământ, iar răspunsul pe care îl primim ar putea să ne surprindă. Mai exact, obiectele staționare nu sunt lente, cel puțin dacă analizăm la nivelul moleculelor și particulelor subatomice, notează IFL Science.

Mecanica cuantică ne schimbă percepția asupra realității

Katie McCormick, fiziciană explică faptul că la nivel subatomic situația poate fi extrem de confuză pentru noi : „Este o lume ciudată în care guvernează mecanica cuantică. În acest tărâm, particulele se comportă uneori ca valuri în ocean și, uneori, pot fi în două locuri diferite în același timp”.

În experimentele ei, McCormick lucrează cu condensatele Bose-Einstein, care apar atunci când atomii sunt răciți până aproape de zero absolut, cea mai rece temperatură posibilă. În acest punct, atomii încep să se supună mecanicii cuantice și se comportă în moduri surprinzătoare.

Studierea norilor atomici ultra-reci ar putea oferi indicii despre modul în care funcționează alte materiale ciudate, cum ar fi superconductorii, aceștia transportă electricitatea mult mai bine decât materialele existente, atât de bine încât pot fi folosite cândva pentru a construi trenuri de mare viteză.

Cum devine laserul cel mai lent lucru de pe Pământ?

Deci, cum anume laserele răcesc un nor de atomi? În laborator, cercetătorii folosesc laserele asupra unor atomii unui metal alb-argintiu numit iterbiu. Acești atomi, care sunt cu adevărat fierbinți, sunt ținuți într-o cameră cu o lățime de 30 de centimetri. Dar după câteva secunde sub raza laser, acestea se răcesc, încetinesc și rămân blocați în centrul camerei.

Toată lumina, inclusiv laserele, sunt alcătuite din fotoni, care sunt pachete de energie care se mișcă constant. Când folosim un laser în camera noastră, atomii se ciocnesc cu fluxuri de fotoni din fascicul și încetinesc și devin mai reci. Cea mai simplă comparație pe care o avem la îndemână este cu cea legată de alergatul împotriva vântului, exercițiu care, în cele din urmă, ne lasă fără energie.

Aceste mici coliziuni scad temperatura norului de atomi la doar câteva milionimi de grad peste zero absolut. Dar asta nu este încă suficient pentru a considera acest nor cel mai lent lucru de pe Pământ. Este nevoie de un ultim pas pentru a le scade și mai mult nivelul de energie, o tehnică pe care fizicienii o numesc „răcire prin evaporare”.

„În primul rând, captăm toți atomii, uneori folosind un câmp magnetic realizat prin trecerea electricității printr-un fir înfășurat. Acest lucru creează un câmp invizibil care reține atomii. Apoi coborâm laturile acestui câmp de forță în formă de bol, scăzând curentul electric care trece prin fir. Acest lucru permite atomilor mai rapizi și mai calzi să se elibereze, lăsând în urmă atomii cei mai reci, cu un nivel foarte mic de energie”, explică dr. McCormick. Cercetătoarea explică faptul că acești atomi se dovedesc a fi, în cele din urmă cele mai lente lucruri de pe Pământ.

Citește și:

Laserul de la Măgurele a dezvoltat a zecea parte din puterea totală a Soarelui

Laserele pot fi folosite pentru a răci obiecte

O rază laser, folosită la diagnosticarea de la distanţă a pacienţilor COVID-19

NASA: comunicaţiile Marte-Terra ar putea fi realizate cu ajutorul laserelor