分子达到有史以来最低温度

物理学家将分子冷却到略高于绝对零度的温度——比大爆炸的余辉还要冷

加入我们的科学爱好者社区!

物理学家将分子冷却到略高于绝对零度的温度——比大爆炸的余辉还要冷。

科学家们创造了这种超冷原子,这些是科学家们所创造的最冷的分子(由两个或多个化学连接的原子组成)。这项成就可能会揭示在令人难以置信的低温下发生的奇怪物理现象。

在正常的日常温度下,原子和分子在我们周围以超快的速度飞驰,甚至相互碰撞。然而,当物质变得极冷时,会发生奇怪的事情。物理学家们认为,这些粒子将不再像个体一样飞驰和碰撞,而是会像一个整体一样表现。人们认为结果是以前从未观察到的奇异物质状态。[物理学中9个最大的未解之谜]


关于支持科学新闻

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过 订阅来支持我们屡获殊荣的新闻报道。 通过购买订阅,您将有助于确保关于当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


为了探索这种寒冷的情景,麻省理工学院的一个由物理学家马丁·茨韦尔林领导的团队使用激光冷却钠钾气体,以耗散单个气体分子的能量。他们将气体分子冷却到低至500纳开尔文的温度——仅比绝对零度高5000亿分之一度(零下459.67华氏度,或零下273.15摄氏度)。这比星际空间冷一百万倍以上。(他们实验中气体的密度非常小,在大多数地方都可以被认为是近真空。)

他们发现分子非常稳定,并且倾向于不与其他周围的分子发生反应。他们还发现分子显示出很强的偶极矩,这是分子中电荷的分布,决定了它们如何吸引或排斥其他分子。

和钾通常不会形成化合物——两者都带正电荷,所以它们通常会互相排斥,并被氯等元素吸引,氯可以形成食盐(NaCl)或氯化钾(KCl)。麻省理工学院的团队使用蒸发,然后使用激光来冷却单个原子云。然后,他们施加一个磁场,使它们粘合在一起形成钠钾分子。

接下来,他们使用另一组激光来冷却钠钾分子。一个激光的频率与分子的初始振动状态相匹配,另一个激光的频率与分子的最低可能状态相匹配。钠钾分子从一个激光中吸收较低的能量,并将能量发射到较高频率的激光中。结果是分子处于非常低的能量状态和一个极冷的分子。

这种分子仍然不如日常化学品那样稳定,仅持续2.5秒就分解了,但在处理这样的极端条件下,这已经是很长的时间了。这是进一步冷却分子,以观察理论预测的一些量子力学效应的一步。这种效应已经在像氦这样的单一原子物质中得到证实,但在分子中从未得到证实,分子由于旋转和振动而更加复杂。例如,超冷的氦会变成一种没有粘性的液体——超流体。理论上,分子也可能进入这种奇异状态。

这项研究发表在5月22日的《物理评论快报》杂志上。

版权所有 2015 生命科学,一家Purch公司。保留所有权利。未经许可,不得出版、广播、改写或重新分发此材料。

LiveScience is one of the biggest and most trusted popular science websites operating today, reporting on the latest discoveries, groundbreaking research and fascinating breakthroughs that impact you and the wider world.

More by LiveScience
© . All rights reserved.