Care e cel mai rece lucru din lume? - Lina Marieth Hoyos

Vizionați lecția completă: https://ed.ted.com/lessons/what-is-the-coldest-thing-in-the-world-lina-marieth-hoyos

Cele mai reci substanțe nu se găsesc în Antarctica sau pe vârful Everest. Sunt în laboratoarele de fizică: nori de gaze ținute la câteva grade sub zero absolut. Lina Marieth Hoyos explică cum aceste temperaturi scăzute îi ajută pe savanți la înțelegerea mecanismului de funcționare a materiei și îi ajută pe ingineri la construirea unor instrumente incredibil de precise care ne spun mai multe despre univers.

Lecție de Lina Marieth Hoyos, animație de Adriatic Animation.

Cele mai reci substanțe din lume
nu se găsesc în Antarctica.

Nu sunt pe vârful Everest

sau îngropate într-un ghețar.

Sunt în laboratoarele de fizică:

nori de gaze ținuți la câteva grade
sub zero absolut.

Asta înseamnă că sunt de 395 milioane
de ori mai reci ca frigiderul tău,

de 100 milioane de ori mai reci
ca nitrogenul lichid

și de 4 milioane de ori mai reci
decât cosmosul.

Aceste temperaturi ajută la înțelegerea
mecanismului de funcționare a materiei

și ajută inginerii la construirea
unor instrumente incredibil de precise

care ne oferă informații despre tot,

de la poziția exactă pe planetă

până la ce se întâmplă
în străfundurile universului.

Cum creăm astfel de temperaturi extreme?

Pe scurt, prin încetinirea
particulelor în mișcare.

Când vorbim despre temperatură,
vorbim, de fapt, despre mișcare.

Atomii care fac corpurile solide,

lichide,

și gazoase

se mișcă în permanență.

Când atomii se mișcă repede,
percepem acea materie ca fiind fierbinte.

Când se mișcă mai încet,
o percepem rece.

Pentru a răci un obiect fierbinte
sau un gaz în viața de zi cu zi,

îl punem într-un mediu mai rece,
ca un frigider.

O parte din mișcarea atomică din obiectul
fierbinte e transferată în împrejurimi,

iar acesta se răcește.

Însă există o limită:

până și cosmosul e prea călduros
pentru a crea temperaturi extrem de mici.

Astfel, oamenii de știință au găsit
o metodă de încetinire a atomilor -

cu un fascicul de lumină.

În majoritatea cazurilor,

energia acestui fascicul
încălzește lucrurile.

Dar folosit cu foarte mare precizie,

impulsul fasciculului poate opri
mișcarea atomilor, răcindu-i.

Asta se întâmplă într-un dispozitiv
numit capcană magneto-optică.

Atomii sunt injectați în vid

și un câmp magnetic îi atrage spre centru.

Fasciculul îndreptat
spre mijlocul camerei

e setat pe frecvența potrivită,

iar când un atom se apropie, va absorbi
un foton al fasciculului și va încetini.

Efectul de încetinire e rezultatul
transferului de impuls

dintre atom și foton.

Șase fasciculi
aranjați perpendicular,

asigură interceptarea atomilor
împrăștiați în toate direcțiile.

În centru, unde fasciculele
se intersectează,

atomii se mișcă lent,
de parcă ar fi prinși într-un lichid gros,

un efect pe care cercetătorii
îl descriu ca „melasă optică”.

O capcană magneto-optică ca aceasta

poate răci atomii
la doar câțiva microkelvini -

în jur de - 273 de grade Celsius.

Această metodă a fost dezvoltată
în anii '80,

iar savanții care au contribuit
la crearea ei

au câștigat Premiul Nobel în Fizică
în anul 1997 pentru această descoperire.

De atunci, metoda a fost îmbunătățită
pentru a atinge temperaturi mult mai mici.

Dar de ce să răcim
atomii atât de mult?

Pentru început, atomii reci pot fi
detectoare foarte bune.

Având energie puțină,

sunt incredibil de sensibili
la fluctuațiile din mediul înconjurător.

Astfel, sunt folosiți în dispozitive
care găsesc depozite de petrol și minerale

și se mai folosesc
la ceasurile atomice precise

ca cele folosite la poziționarea
globală a sateliților.

În al doilea rând,
atomii reci au un potențial uriaș

pentru cercetarea frontierelor fizicii.

Sensibilitatea lor extremă
îi face candidați

pentru detectarea undelor gravitaționale
în viitorii detectori spațiali.

Sunt folositori și pentru studiul
fenomenului atomic și subatomic,

care cere măsurarea fluctuațiilor
extrem de mici din energia atomilor.

Aceștia sunt „înăbușiți”
la temperaturi normale,

când atomii au o viteză
de sute de metri pe secundă.

Răcirea prin laser poate încetini atomii
la doar câțiva centimetri pe secundă -

destul pentru ca efectele mișcării cauzate
de cuantumul atomic să devină evidente.

Atomii foarte reci le-au dat șansa
savanților să studieze fenomene

precum condensatul Bose-Einstein,

în care atomii sunt răciți
până aproape la zero absolut

și se transformă într-un nouă stare
a materiei.

Pe măsură ce cercetătorii își continuă
călătoria în înțelegerea legilor fizicii

și descoperirea misterelor universului,

ei fac acest lucru
cu ajutorul celor mai reci atomi din el.