"डीमैग्नेटाइजेशन" के कारण बर्फ-ठंडे परमाणु बादल

डिमग्नेटाइजेशन कूलिंग विधि सबसे पहले गैसों पर लागू होती है

एक शीतलन विधि के रूप में एक गैस का विमुद्रीकरण: एक स्पिन-ध्रुवीकरण और "वार्म-टू-मूव" गैस (लाल) को स्पिन ध्रुवीकरण की कीमत पर ठंडा किया जाता है। © स्टटगार्ट विश्वविद्यालय
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मैं कितने परमाणुओं को खोए बिना किसी गैस को निरपेक्ष शून्य के पास ठंडा कर सकता हूं कि अंत में गैस का थोड़ा सा हिस्सा बचा है? वास्तव में यह पिछले बाष्पीकरणीय शीतलन के साथ मामला है। लेकिन अब भौतिकविदों ने पहली बार ठंड के लिए एक गैस के चुंबकीय गुणों का उपयोग किया है - सफलता के साथ।

यदि कोई ठंडा पूर्ण शून्य के करीब होता है, तो इसकी क्वांटम प्रकृति प्रकाश में आती है। कुछ परमाणु, तथाकथित बोसॉन, फिर एकत्रीकरण की एक नई स्थिति में जाते हैं, वे एक बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट बनाते हैं। ऐसे बोस-आइंस्टीन संघनन के साथ प्रयोग क्वांटम दुनिया में अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं और इसलिए बुनियादी अनुसंधान के लिए आदर्श अनुसंधान वस्तुएं हैं। इस तरह के अति-ठंडे तापमान पर जाने के लिए, भौतिकविदों ने अब तक हानिरहित बाष्पीकरणीय शीतलन पर भरोसा किया है: कॉफी के साथ, सबसे गर्म परमाणु बादल छोड़ देते हैं, जिससे बाकी ठंडा हो जाता है, हालांकि ठंडा, लेकिन यह भी कम है।

स्टटगार्ट विश्वविद्यालय के भौतिकी संस्थान में, 1950 में पहले से ही प्रस्तावित एक शीतलन योजना को पहली बार प्रायोगिक रूप से महसूस किया गया था, जिसमें परमाणु का कोई नुकसान नहीं हुआ है और इस प्रकार यह अधिक कुशलता से काम करता है।

तापमान बराबर होता है

तापमान गतिज ऊर्जा का एक उपाय है। गर्म का मतलब बड़े आयाम के साथ कांपता है, छोटे के साथ ठंडा होता है। यदि किसी प्रणाली में दो स्वतंत्र प्रकार के आंदोलन होते हैं, तो तापमान दोनों प्रकारों के लिए भिन्न हो सकता है। इसका एक उदाहरण चुंबकीय क्षेत्र में छोटे चुम्बकों की गति है, जैसे कि कम्पास सुइयों से ज्ञात होते हैं। प्रत्येक चुंबक एक तरफ अंतरिक्ष में अपने गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के साथ आगे बढ़ सकता है। दूसरी ओर, मैग्नेट का झुकाव चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के सापेक्ष हिला सकता है। स्वतंत्रता की दोनों डिग्री का एक अलग तापमान हो सकता है। उदाहरण के लिए, मैग्नेट सभी को समानांतर में संरेखित किया जा सकता है, अर्थात, वे अपने अभिविन्यास में बहुत ठंडे हो सकते हैं और फिर भी बहुत तेजी से आगे बढ़ सकते हैं और इसलिए उनके गुरुत्वाकर्षण के केंद्र में गर्म हो सकते हैं।

जब मैग्नेट टकराते हैं, तो आंदोलन का तापमान अभिविन्यास तापमान के साथ संतुलित होता है। उदाहरण में, अभिविन्यास का तापमान बढ़ेगा और आंदोलन के तापमान को कम करेगा जब तक कि दोनों का तापमान समान न हो। यदि आप तापीय ऊर्जा के एक रूप को ठंडा करते हैं, तो यहां अभिविन्यास कांपता है, तो आप इसका उपयोग ऊर्जा के अन्य रूप को भी ठंडा करने के लिए कर सकते हैं। प्रदर्शन

ट्रिक के रूप में "ऑप्टिकल पम्पिंग"

70 वर्षों से इस सिद्धांत के अनुसार ठोस पदार्थों को ठंडा किया गया है।

हालांकि, इस तकनीक को गैसों पर लागू नहीं किया जा सकता था क्योंकि कई परमाणु पर्याप्त चुंबकीय नहीं हैं। इस साल, पहली बार भौतिकी संस्थान में प्रोफेसर तिलमन पफौ के नेतृत्व वाला समूह परमाणु गैसों के लिए इस डीमैग्नेटाइजेशन शीतलन विधि को लागू करने में सक्षम था। प्रयोग में, एक मिलियन क्रोमोसोम को दस माइक्रोकेल्विन (एक शून्य से ऊपर एक डिग्री के दस मिलियनवें) के तापमान तक ठंडा किया जा सकता है। यह संभव था क्योंकि भौतिक विज्ञानी क्रोमियम गैस, विशेष रूप से चुंबकीय परमाणु प्रजातियों के साथ काम करते हैं। 2005 में, स्टुटगार्ट वैज्ञानिक क्रोमियम परमाणुओं के बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट की पीढ़ी में पहली बार सफल हुए।

इस शीतलन विधि के साथ निर्णायक चाल यह है कि परमाणु मैग्नेट का तापमान लेजर प्रकाश के साथ "ऑप्टिकल पंपिंग" द्वारा बार-बार "कृत्रिम रूप से ठंडा" किया जा सकता है। "ऑप्टिकल पंपिंग" के प्रणेता - फ्रांसीसी नोबेल पुरस्कार विजेता अल्फ्रेड कस्तलर - ने 1950 में अन्य प्रकार के आंदोलन को ठंडा करने की क्षमता को मान्यता दी। 55 से अधिक वर्षों के बाद, उनके विचार को अब लागू किया गया है।

(स्टटगार्ट विश्वविद्यालय, 01.12.2006 - NPO)