Zimno jak diabli: naukowcy są bliscy osiągnięcia zera absolutnego

Zgodnie z prawami termodynamiki niemożliwe jest osiągnięcie zera absolutnego (0 kelwinów lub -273, 15 stopni Celsjusza). Ale naukowcy z Nazionale di Fisica Nucleare Institute (INFN) we Włoszech osiągnęli coś bliskiego niemożliwemu: ochłodzenie obiektu o stosunkowo dużej masie i objętości przy prawie 0 K.

Przedmiotem jest miedziana kostka o powierzchni 1 metra sześciennego. Został zamrożony do temperatury 6 milikelwinów, czyli -273, 144 stopni Celsjusza. Jest to największy obiekt pod względem masy i objętości, tak bliski zeru absolutnemu.

Lody instant

Naukowcy umieścili kostkę miedzianą o masie 400 kg w pojemniku zwanym kriostatem, który został zaprojektowany tak, aby wszystko było w niej bardzo zimno - pomyśl o zamrażarce, która w kilka sekund może przygotować nawet gorące lody do zup.

Ta „zamrażarka” została zbudowana specjalnie na potrzeby tego eksperymentu. Jest to pierwszy obiekt, który może uczynić obiekt tak bliski zeru absolutnemu. „Główną trudnością tego projektu było wyzwanie technologiczne kriostatu. Spędziliśmy dziesięć lat opracowując i testując system, który mógłby to zrobić ”- mówi Carlos Bucci, badacz INFN.

Część czegoś większego

Samo zamrożenie obiektu i osiągnięcie absolutnego zera nie jest głównym celem badań - zbudowanie kriostatu to tylko pierwszy krok. Zostanie wykorzystany jako detektor cząstek. Prawdziwy eksperyment jest przeprowadzany w podziemnym laboratorium INFN w Gran Sasso, górze położonej w regionie Abruzji we Włoszech.

Eksperyment nosi nazwę Cryogenic Underground Observatory for Rare Events (co przypadek lub nie, oznacza serce po włosku). Bucci i jego zespół wierzą, że CUORE ujawni więcej informacji na temat cząstek subatomowych zwanych neutrinami i dlaczego we wszechświecie jest o wiele więcej materii niż antymaterii.

Ale chwileczkę, co zimno ma wspólnego z antymaterią?

Naukowcy chcą zaobserwować rzadkie zjawisko, gdy antyneutriny zamieniają się w zwykłe neutrina, ponieważ wiedza na ich temat może wyjaśnić, dlaczego jest więcej materii niż antymaterii. Ponadto eksperyment może ujawnić dokładną masę tych cząstek, co naukowcy z całego świata próbowali obliczyć od lat.

Chodzi o to, że aby zbadać to zjawisko, temperatura otoczenia musi wynosić około 10 milikwin. Tu właśnie wchodzi część kriostatu, ponieważ to on może to umożliwić. Po dostosowaniu do tego eksperymentu wnętrze będzie pokryte setkami kryształów, które mogą wykrywać neutrina poprzez promieniowanie i zmiany temperatury, dając Bucci i jego zespołowi szansę na obserwację zdarzenia.