Fiziķiem izdevies radīt par absolūto nulli aukstāku kvantu gāzi  (132)

Absolūto nulli, kā zemāko teorētiski iespējamo temperatūru, pie kuras ir apstājusies vielu daļiņu siltumkustība, 19. gadsimtā definēja fiziķis lords Kelvins (Viljams Tomsons). Absolūtā nulle atbilst 0 grādiem pēc Kelvina absolūtās temperatūras skalas, kas ir aptuveni -273 Celsija grādi.

Tomēr jau 20. gadsimta piecdesmitajos gados zinātnieki sāka saprata, ka Kelvina teorija ne vienmēr ir pareiza. Normālos apstākļos lielākajai daļai elementārdaļiņu piemīt vidēja vai tai tuva enerģija, bet tikai dažas daļiņas kustas ar augstāku enerģiju. Teorētiski, ja šo proporciju pavērš pretēji, vairumam daļiņu piešķirot augstu enerģiju, shēma apgriežas otrādi un absolūtā temperatūras zīme mainās no pozitīvas uz negatīvu, skaidro fiziķis Ulrihs Šneiders no Ludviga Maksimiliāna Universitātes Minhenē.

Šneideram un kolēģiem sasniegt negatīvu absolūto temperatūru izdevies ar sevišķi aukstu no kālija atomiem veidotu gāzi. Izmantojot lāzera starus un magnētiskos laukus, zinātnieki saglabāja atomu režģveida struktūru. Pie pozitīvām temperatūrām atomi atgrūžas cits no cita, padarot konstrukciju stabilu. Tad zinātnieki izmainīja magnētiskos laukus, liekot atomiem vairāk pievilkties, nekā atgrūsties.

"Tas pēkšņi pārslēdz atomus no viņu visstabilākā, zemākās enerģijas stāvokļa uz augstāko iespējamo enerģijas stāvokli pirms tie var noreaģēt. Tas ir kā iet pa ieleju, bet tad pēkšņi atrasties kalna virsotnē," skaidro Šneiders.

Pie pozitīvām temperatūrām šāda maiņa būtu nestabila un atomi iekšēji sabruktu, bet komanda izveidoja arī lāzeru lauku, lai radītu labvēlīgākus enerģētiskus apstākļus atomiem palikt savās pozīcijās. Šajā procesā gāzes temperatūra, kas bija nedaudz virs absolūtās nulles, kļuva par dažām miljardajām daļiņām Kelvina grāda negatīvu temperatūru.

Fiziķis Volfgangs Ketele no Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta, kurš iepriekš ir demonstrējis negatīvu absolūto temperatūru magnētiskajā sistēmā, skaidro, ka augsti enerģētisks stāvoklis, ko laboratorijā ir grūti sasniegt pozitīvā temperatūrā, kļūst stabils negatīvā absolūtā temperatūrā. Viņš salīdzina, ka tas ir kā "nolikt piramīdu uz tās virsotnes un neuztraukties par tās apgāšanos". Ar šo metodi laboratorijās varētu radīt jaunas matērijas formas, prognozē zinātnieks.

Ja izdotos izveidot šādas sistēmas, tām būtu neparastas īpašības, norāda Ķelnes Universitātes profesors Ačims Rošs. Normālos apstākļos atomu mākoni velk lejup gravitācija, bet, ja daļa atoma mākoņa būtu ar negatīvu absolūto temperatūru, daži atomi virzītos augšup, nepakļaujoties gravitācijai, izskaitļojis pētnieks un viņa kolēģi.

Par absolūto nulli aukstāka gāze arī imitē "tumšo enerģiju" - noslēpumaino spēku, kas liek Visumam izplesties par spīti gravitācijai. Šneiders uzskata, ka šo parādību būs interesanti tuvāk iepazīt kosmosa pētniekiem.