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深度解讀

麻省理工利用激光冷卻接近絕對零度

星之球激光 來源:光學期刊網2015-10-08 我要評論(0 )   

  絕對零度被認為是宇宙中最低的溫度,而且以人類目前的科技水平還遠無法實現,但科學家能夠將溫度降低到非常接近絕對零度的程度。目前來自麻省理工學院的科學家激光...

  絕對零度被認為是宇宙中最低的溫度,而且以人類目前的科技水平還遠無法實現,但科學家能夠將溫度降低到非常接近絕對零度的程度。目前來自麻省理工學院的科學家激光冷卻鉀鈉氣體分子達到了500納開爾文,相當于一攝氏度的5000億分之一。0開爾文為絕對零度,一旦達到這個溫度,所有原子的振動都會停止。科學家認為如果物質接近絕對零度,就會產生奇怪的狀態(tài),目前科學家只能將溫度降低到這一水平。
  從教科書上我們可以得知,絕對零度為零下273.15攝氏度,大約為零下459.67華氏度,粒子的振動可產生熱量,如果我們將振動停止,那么就不會對外輻射出熱量。麻省理工學院的科學家通過最新研究發(fā)現,超冷分子在接近絕對零度過程中會進入奇怪的狀態(tài),就像磁鐵把分子吸住一樣,這個現象目前還沒有更好的解釋。麻省理工學院教授馬丁-澤維爾勒認為我們已經非常接近絕對零度,這個研究對分子運動的觀測起到很大的作用。
  這時候分子不再到處“亂跑”,因此可以在量子力學框架下研究分子的行為。絕對零度是所有分子級運動都停止的理論溫度,這時候理想氣體的焓和熵達到最小值。當然在絕對零度發(fā)生時,亞原子粒子仍然在量子層面上運動。美國宇航局通過微波背景輻射測量的值表面,宇宙平均溫度大約為零下270.42攝氏度,即零下454.76華氏度,還沒有達到絕對零度。
  讓分子進入停止狀態(tài)需要強大的激光介入,用頻率與振動狀態(tài)匹配的激光控制分子運動。麻省理工學院科學家此次達到了500納開爾文,但該的實驗還不是有史以來最冷的溫度,2003年同樣是麻省理工與美國宇航局科學家聯合進行的實驗達到0.5納開爾文。觀察接近絕對零度的過程可發(fā)現意想不到的現象,科學家希望利用這個技術研究分子運動,研究各種奇怪的物質狀態(tài)。

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激光技術激光冷卻絕對零度
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