연구원 팀은 별에서 멀리 떨어진 우주의 가장 깊은 깊이보다 더 차가운 절대 영도의 10억분의 1까지 물질을 냉각했습니다.
성간 공간은 균일하게 채워져 있기 때문에 그렇게 차가워지지 않습니다. 우주 전자 레인지 배경 (CMB), 직후 발생한 사건에서 남은 방사선의 한 형태 큰 폭발 언제 우주 초기 단계였습니다. 극저온 물질은 알려진 우주의 가장 추운 영역보다 차갑습니다. 부메랑 성운위치 3000 광년 온도가 절대 영도보다 겨우 1도 높은 지구에서.
실험은 일본 교토 대학에서 수행되었으며 입자 물리학자들이 전자, 양성자 및 중성자를 포함한 모든 물질 입자라고 부르는 페르미온을 사용했습니다. 팀은 이테르븀 원소의 원자인 페르미온을 모든 원자 운동이 멈추는 가상의 온도인 절대 영도보다 약 10억 분의 1 정도까지 냉각했습니다.
연구에 참여한 라이스 대학의 카덴 해저드 연구원은 “외계 문명이 지금 이와 같은 실험을 하지 않는 한 교토 대학에서 그런 실험이 벌어지고 있을 때마다 우주에서 가장 차가운 페르미온을 만들고 있다”고 말했다. 성명 (새 탭에서 열립니다).
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팀은 광학 네트워크 내에서 300,000개의 원자의 움직임을 제한함으로써 재료를 냉각시키기 위해 레이저를 사용했습니다. 실험은 모델을 시뮬레이션합니다. 양자 물리학 1963년 이론 물리학자 John Hubbard가 처음 제안했습니다. 소위 Hubbard 모델은 원자가 그들 사이의 집합적 행동을 포함하여 비정상적인 양자 특성을 나타낼 수 있도록 합니다. 전자 초전도(에너지 손실 없이 전기를 전도하는 능력)와 같은 것.
Hazzard는 “멋진 결과는 물리학이 실제로 변화하고 있다는 것입니다.”라고 말했습니다. “물리학이 양자 역학이 되기 시작하고 새로운 현상을 볼 수 있게 해줍니다.”
우주를 따뜻하게 유지하는 “화석” 방사선
성간 공간은 우주 배경 복사의 존재로 인해 이렇게 차가워질 수 없습니다. 이 확산되고 일관된 복사는 이른바 최종 산란(final scattering)이라고 불리는 빅뱅 직후 우주의 초기 급속 팽창 동안의 사건에 의해 생성되었습니다.
마지막 산란 동안 전자는 양성자와 결합하기 시작하여 존재하는 가장 가벼운 수소 원소의 첫 번째 원자를 형성했습니다. 이 원자 배열의 결과로 우주는 느슨한 전자를 빠르게 잃었습니다. 전자가 광자를 산란시키기 때문에 우주는 마지막 산란 전에 빛에 불투명했습니다. 첫 번째 수소 원자의 양성자와 전자가 결합하면 광자가 갑자기 자유롭게 이동할 수 있어 우주가 빛에 투명해집니다. 마지막 산란은 또한 양성자 및 광자와 같은 페르미온이 동일한 온도를 갖는 마지막 순간을 나타냅니다.
후자의 산란 결과, 광자는 2.73K의 특정 온도에서 우주를 채웠는데, 이는 화씨 영하 454.76도(섭씨 영하 270.42도), 절대 영도보다 2.73도 높은 0K 또는 화씨 459.67도(-273.15도)입니다. 섭씨) .
알려진 우주에는 죽은 자를 둘러싸고 있는 가스 구름인 부메랑 성운이 한 곳뿐입니다. 별 나머지 우주보다 온도가 낮은 Centaurus 별자리에서는 약 1K 또는 화씨 영하 457.6도(섭씨 영하 272도)입니다. 천문학자들은 부메랑 성운이 성운 중심에 있는 죽어가는 별에 의해 뿜어져 나오는 냉각 및 팽창 가스에 의해 냉각되고 있다고 믿고 있습니다. 그러나 부메랑 성운조차도 최신 실험에서 이테르븀 원자의 온도와 경쟁할 수 없습니다.
이 실험 뒤에 있는 팀은 현재 절대 영도 위의 10억분의 1도에서 발생하는 행동을 측정할 수 있는 최초의 도구를 개발하는 중입니다.
Hazzard는 “이 시스템은 매우 이상하고 특별하지만 연구하고 이해함으로써 실제 재료에 있어야 하는 주요 구성 요소를 식별할 수 있기를 바랍니다.”라고 결론지었습니다.
연구팀의 연구는 9월 1일자 자연 물리학 (새 탭에서 열립니다).
“요은 베이컨과 알코올에 대한 전문 지식을 가진 닌자입니다. 그의 탐험적인 성격은 다양한 경험을 통해 대중 문화에 대한 깊은 애정과 지식을 얻게 해주었습니다. 그는 자랑스러운 탐험가로서, 새로운 문화와 경험을 적극적으로 탐구하며, 대중 문화에 대한 그의 열정은 그의 작품 속에서도 느낄 수 있습니다.”
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