خلق أبرد مادة في الكون

خلق أبرد مادة في الكون
خلق أبرد مادة في الكون - يُظهر ذرات الإيتربيوم المحبوسة المبردة إلى درجات حرارة أقل بثلاث مليارات مرة من الفضاء السحيق (مصدر الصورة: بإذن من Ella Maru Studio / K.Hazzard / جامعة رايس)

لجعل المادة أكثر برودة من أعمق أجزاء الفضاء ، بعيدًا عن النجوم ، تمكن فريق من العلماء من تبريدها إلى جزء من المليار من درجة الصفر المطلق.

لا يصاب الفضاء بين النجوم بهذا البرودة أبدًا لأنه ممتلئ بشكل متساوٍ بخلفية الميكروويف الكونية (CMB).
هذا الحدث هو شكل من أشكال الإشعاع المتبقي من حدث وقع عندما كان الكون في مهده ، بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم.

تبلغ درجة حرارة المادة المبردة درجة واحدة فقط فوق الصفر المطلق ، مما يجعلها أكثر برودة من سديم بوميرانغ ، أبرد منطقة معروفة في الفضاء ، تقع على بعد 3000 سنة ضوئية من الأرض.

استخدمت الدراسة ، التي أجريت في جامعة كيوتو في اليابان ، الفرميونات ، وهو المصطلح الذي يستخدمه علماء فيزياء الجسيمات لوصف أي جسيم دون ذري يساهم في تكوين المادة ، مثل الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات. خفض الباحثون درجة حرارة الفرميونات ، أو ذرات الإيتربيوم ، إلى جزء من المليار من الصفر المطلق ، وهي النقطة التخيلية التي تتوقف عندها جميع الحركات الذرية.

وفقًا للباحث في جامعة رايس Kaden Hazzard ، الذي شارك في الدراسة ، "إذا كانت بعض الحضارات الفضائية لا تجري حاليًا مثل هذه التجارب ، فإنها تخلق أبرد الفرميونات في الكون كلما أجريت هذه التجربة في جامعة كيوتو".

قام الفريق بتقييد حركة 300.000 ذرة داخل شبكة بصرية باستخدام الليزر لتبريد المادة. تحاكي التجربة نموذجًا لفيزياء الكم تم تقديمه لأول مرة في عام 1963 من قبل الفيزيائي النظري جون هوبارد. بمساعدة نموذج هوبارد ، يمكن للذرات أن تظهر مجموعة متنوعة من الظواهر الكمومية الغريبة ، مثل الموصلية الفائقة ، وهي قدرة الإلكترونات. بمعنى آخر ، يمكننا القول أنه يمكن أن ينقل الكهرباء دون فقدان الطاقة.

وفقًا لـ Hazzard ، تتغير الفيزياء حقًا بسبب البرد القارس. يسمح لك بمراقبة ظواهر جديدة حيث تتحول الفيزياء نحو إطار ميكانيكي كمي أكثر.

بسبب إشعاع الخلفية الكونية ، لا يمكن أن يكون الفضاء بين النجوم بهذا البرد. أثناء التمدد السريع الأولي للكون بعد الانفجار العظيم ، أنتج حدث يُعرف باسم "الانتثار النهائي" هذا الإشعاع المتجانس الموزع بالتساوي.

أثناء التشتت الأخير ، بدأت الإلكترونات في الارتباط بالبروتونات ، منتجة الذرات الأولى من الهيدروجين ، أخف عنصر معروف. فقد الكون بسرعة إلكتروناته غير المنضمة نتيجة لتشكيل هذه الذرة. لأن الإلكترونات تبعثر الفوتونات ، كان الكون مظلمًا قبل التشتت النهائي. يمكن للفوتونات أن تتدفق على الفور بحرية في ذرات الهيدروجين المبكرة هذه لأن الإلكترونات كانت مرتبطة بالبروتونات ، مما يجعل الكون شفافًا للضوء.

يمثل الانتثار النهائي أيضًا آخر مرة كانت فيها الفرميونات ، مثل البروتونات والفوتونات ، تتمتع بنفس درجة الحرارة.

ملأت الفوتونات الكون عند درجة حرارة محددة تبلغ 454,76 كلفن ، والتي تساوي سالب 270,42 درجة فهرنهايت (ناقص 2,73 درجة مئوية). هذا فقط 2,73 درجة فوق الصفر المطلق (0 كلفن ، أو سالب 459,67 درجة فهرنهايت ، أو سالب 273,15 درجة مئوية).

سديم بوميرانغ ، وهو عبارة عن سحابة غازية تحيط بنجم محتضر في كوكبة القنطور ، أبرد بكثير من بقية الكون ، حيث تبلغ قوته 1 كلفن تقريبًا ، أو 457,6 درجة فهرنهايت (ناقص 272 درجة مئوية).

وفقًا لعلماء الفلك ، يتم تبريد سديم بوميرانج بواسطة البرودة والغازات المتوسعة التي يقذفها النجم المحتضر في مركزه. ولكن حتى سديم بوميرانغ لا يمكنه منافسة درجات الحرارة التي وصلت إليها ذرة الإيتربيوم في التجربة الحالية.

يقوم فريق Experiment الآن ببناء الأدوات الأولى التي يمكنها قياس السلوك الذي يحدث فوق واحد من المليار من الصفر المطلق.

قال هازارد: "هذه الأنظمة غريبة جدًا ومميزة ، لكن النقطة المهمة هي أنه من خلال البحث عنها وفهمها ، يمكننا العثور على المكونات الأساسية التي يجب أن تكون موجودة في المواد الحقيقية."

المصدر: الفضاء

 

 

 

 

 

 

Günceleme: 11/09/2022 22:28

إعلانات مماثلة

كن أول من يعلق

Yorumunuz