Ερευνητές δημιουργούν παράξενη μορφή ύλης κοντά στο απόλυτο μηδέν

Δυο ανεξάρτητες ομάδες Αμερικανών ερευνητών κατάφεραν να ψύξουν άτομα μέχρι να σχηματιστεί το «συμπύκνωμα Μπόους-ΑΪνστάιν», μια παράξενη μορφή ύλης στην οποία όλα τα σωματίδια συμπεριφέρονται σαν ένα τεράστιο άτομο.

Οι δύο νέες έρευνες θα προσφέρουν στους θεωρητικούς φυσικούς νέα στοιχεία για τα βασικά χαρακτηριστικά της ύλης αλλά και για φαινόμενα με πρακτικές εφαρμογές, όπως η υπεραγωγιμότητα.

Όπως αναφέρει ο δικτυακός τόπος του περιοδικού Nature, το συμπυκνώμα Μπόους-ΑΪνστάιν, ή BEC, δημιουργήθηκε για πρώτη φορά από άτομα ρουβιδίου το 1995. Τα BEC που έφτιαξαν τώρα οι ερευνητές αποτελούνται για πρώτη φορά από μόρια, συγκεκριμένα μόρια λιθίου και καλίου.

Όπως είχε προβλεφθεί από το 1924, BEC δημιουργούνται σε θερμοκρασίες μόλις μερικών δισεκατομμυριοστών του βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν (-273 βαθμοί Κελσίου), οπότε η ύλη γίνεται υπεραγώγιμη -η ηλεκτρική της αντίσταση μηδενίζεται- και υπερευστή.

BEC από μόρια δημιούργησε πρώτος ο Ρούντολφ Γκριμ του Πανεπιστημίου του Ίνσμπρουκ στην Αυστρία. Η ομάδα του χρησιμοποίησε λέιζερ για να ψύξει ένα σύννεφο ατόμων λιθίου. Καθώς η θερμοκρασία έπεφτε, τα άτομα σχημάτισαν ασθενείς δεσμούς και ανά ζεύγη δημιούργησαν μόρια. Το συμπύκνωμα, αναφέρουν οι ερευνητές στο περιοδικό Science, αποτελούνταν από 150.000 μόρια λιθίου και διήρκεσε 20 δευτερόλεπτα, αντί για χιλιοστά του δευτερολέπτου όπως τα περισσότερα BEC.

Ανεξάρτητα, η ομάδα της Ντέμπορα Τζιν στο Πανεπιστήμοο του Κολοράντο στο Μπούλντερ δημιύργησε ένα επίσηςμοριακό BEC από κάλιο.

Οι δύο έρευνες αποτελούν το πρώτο βήμα για τη δημιουργία ακόμα μίας παράξενης μορφής ύλης, το φερμιονικό συμπύκνωμα. Τα άτομα λιθίου ανήουν σε μια κατηγορία σωματιδίων που ονομάζονται φερμιόνια και δεν μπορούν να υπάρξουν ανά ζεύγη (το spin τους είναι μη ακέραιος αριθμός).

Όταν όμως τα άτομα ενώνονται σε μόρια, το λίθιο μεταπίπτει σε μια άλλη κατηγορία σωματιδίων, τα μποσόνια, που μπορούν να συνυπάρχουν. Το BΕC λιθίου αποτελεί μια ενδιάμεση κατάσταση ανάμεσα στα φερμιόνια και τα μποσόνια.

Το φερμιονικό συμπύκνωμα θα ήταν χρήσιμο για τους κβαντικούς υπολογιστές, για μελέτες άλλων φερμιονίων, όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια, καθώς και για σώματα όπως τα άστρα νετρονίων, τα υπέρπυκνα κατάποιπα άστρων που πέθαναν και εξεράγησαν.




ΠΗΓΗ