Oamenii de știință au creat cea mai rece materie din Univers

O echipă de cercetători a răcit materia la o miliardime de grad de zero absolut, mai rece chiar și decât cele mai adânci zone ale spațiului, departe de orice stea.

Spațiul interstelar nu devine niciodată atât de rece din cauza faptului că este umplut uniform cu fondul cosmic de microunde (CMB), o formă de radiație rămasă de la un eveniment care a avut loc la scurt timp după Big Bang, când Universul se afla la începuturile sale.

• 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

Materia răcită este chiar mai rece decât cea mai rece regiune spațială cunoscută, Nebuloasa Bumerang, situată la 3.000 de ani-lumină de Pământ, care are o temperatură de doar un grad peste zero absolut.

Experimentul, desfășurat la Universitatea din Kyoto, Japonia, a folosit fermioni, așa cum numesc fizicienii orice particulă care compune materia, inclusiv electronii, protonii și neutronii. Echipa și-a răcit fermionii – atomi ai elementului itterbiu – la aproximativ o miliardime de grad peste zero absolut, temperatura ipotetică la care orice mișcare atomică ar înceta.

De ce nu devine spațiul interstelar niciodată atât de rece?

„Cu excepția cazului în care o civilizație extraterestră face experimente ca acestea chiar acum, oricând acest experiment se desfășoară la Universitatea Kyoto, el produce cei mai reci fermioni din Univers”, a declarat Kaden Hazzard, cercetător la Universitatea Rice, care a participat la studiu, într-o declarație.

Echipa a folosit lasere pentru a răci materia prin restricționarea mișcării a 300.000 de atomi în cadrul unei rețele optice. Experimentul simulează un model de fizică cuantică propus pentru prima dată în 1963 de fizicianul teoretician, John Hubbard.

Așa-numitul model Hubbard permite atomilor să demonstreze proprietăți cuantice neobișnuite, inclusiv un comportament colectiv între electroni, cum ar fi supraconducția (capacitatea de a conduce electricitate fără pierderi de energie).

Radiația „fosilă” menține spațiul cald

Spațiul interstelar nu poate deveni niciodată atât de rece din cauza prezenței CMB. Această radiație uniformă a fost creată de un eveniment din timpul expansiunii rapide inițiale a Universului la scurt timp după Big Bang, așa-numita ultimă împrăștiere.

În timpul ultimei împrăștieri, electronii au început să se unească cu protonii, formând primii atomi de hidrogen, cel mai ușor element existent. Ca urmare a formării acestor atomi, Universul și-a pierdut rapid electronii liberi. Și pentru că electronii împrăștie fotonii, Universul a fost opac la lumină înainte de ultima împrăștiere.

Cu electronii legați de protoni în primii atomi de hidrogen, fotonii au putut călători brusc liber, făcând Universul transparent la lumină. Ultima împrăștiere a marcat, de asemenea, ultimul moment în care fermioni precum protonii și fotonii au avut aceeași temperatură.

Ca urmare a ultimei împrăștieri, fotonii au umplut Universul la o temperatură specifică de minus 270,42 grade Celsius, care este cu doar 2,73 grade peste zero absolut – minus 273,15 grade Celsius.

Nebuloasa Bumerang, cel mai rece loc din Univers

Există o regiune din Universul cunoscut, Nebuloasa Bumerang, un nor de gaz care înconjoară o stea muribundă din constelația Centaurus, care este chiar mai rece decât restul Universului – aproximativ minus 272⁰ C, scrie Space.

Astronomii cred că nebuloasa Boomerang este răcită de gazul rece, în expansiune, scuipat de steaua muribundă din centrul nebuloasei. Dar nici măcar Nebuloasa Boomerang nu poate concura cu temperaturile atomului din cel mai recent experiment.

Echipa din spatele acestui experiment lucrează în prezent la dezvoltarea primelor instrumente capabile să măsoare comportamentul care apare la o miliardime de grad peste zero absolut.

„Aceste sisteme sunt destul de exotice și speciale, dar speranța este că, studiindu-le și înțelegându-le, putem identifica ingredientele cheie care trebuie să existe în materialele reale”, a conchis Hazzard.

Cercetarea echipei este publicată în Nature Physics.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Gravitația a rămas constantă pe întreaga durată a Universului, au descoperit cercetătorii

Astronomii au combinat, în premieră, puterea a 64 de radiotelescoape pentru a observa structura Universului

Cea mai clară imagine cu cea mai masivă stea din Univers, obținută de astronomi

Astronomii au stabilit un nou record pentru cel mai puternic câmp magnetic din Univers