Холоднее, чем в космосе: ускоритель частиц в США достиг сверхнизких температур

Ученые смогли в лабораторных условиях создать среду более холодную, чем космическое пространство. Для этого они использовали рентгеновский лазер на свободных электронах в Национальной ускорительной лаборатории SLAC (США), сообщает Live Science.

Эксперимент позволил охладить жидкий гелий до -271,1 градуса Цельсия (2 Кельвина). Этот показатель немногим выше абсолютного нуля – самой низкой возможной температуры, при которой движение частиц полностью прекращается.

Ученые отметили, что даже пустые области космоса не являются настолько холодными, так как все еще заполнены космическим микроволновым фоновым излучением, оставшимся после Большого Взрыва. Его средняя температура составляет -270 градусов Цельсия (3 Кельвина).

Поймать нейтрино:

Как со дна Байкала изучают галактики и черные дыры?

При таких низких температурах ускоритель частиц становится сверхпроводящим. Это означает, что он может пропускать через себя электроны практически с нулевыми потерями энергии.

«Прибор теперь готов начать ускорять электроны со скоростью 1 миллион импульсов в секунду, что является мировым рекордом», – отметил глава Дирекции ускорителей SLAC Эндрю Беррилл.

Высокоинтенсивные высокочастотные лазерные импульсы позволят исследователям с беспрецедентной четкостью наблюдать взаимодействие электронов и атомов в материалах. Такие исследования важны для многих областей науки. Так, ученые смогут понять, как природные или искусственные молекулярные системы преобразуют солнечный свет в топливо, или установить фундаментальные свойства материалов для квантовых вычислений.

Ученые отметили, что достижение сверхнизких температур потребовало сложной подготовки. Так, они создали сверхнизкое давление, чтобы удержать гелий от выкипания – всего 1/30 от атмосферного.

«При температуре 2 градуса Кельвина гелий превращается в сверхтекучую жидкость, называемую гелием II, которая обладает экстраординарными свойствами», – говорится в исследовании.

Данная жидкость проводит тепло в сотни раз эффективнее, чем медь, и обладает такой низкой вязкостью, что ее так и не удалось измерить.

Авторы научной работы указали, что для используемого ускорителя частиц 2 градуса Кельвина – предел низкой температуры, которую он может достичь. Чтобы добиться более сильного охлаждения (до долей градуса выше абсолютного нуля) потребуются «очень специализированные системы».

Ранее сообщалось, что физики из США создадут формы атомов, неизвестные науке. Эксперименты будут проводить в Центре для пучков редких изотопов.