Впервые физики смогли охладить молекулы до околонулевой температуры

Американские и французские физики разработали новую методику испарительного охлаждения, которая позволяет остудить отдельные молекулы до температуры, всего на 5 милликельвинов превышающей значение абсолютного нуля.

Одним из самых универсальных механизмов снижения температуры как в природе, так и в технике, является испарительное охлаждение. Например, человеческое тело для снижения своей температуры использует испарение пота , а чашка чая охлаждается, выделяя клубы пара. В физике данный механизм широко используется для охлаждения отдельных атомов до температуры близкой к абсолютному нулю.

Группа физиков из университета штата Колорадо под руководством Цзюна Йе (Jun Ye) разработав специальную ловушку, позволяющую удалять наиболее горячие молекулы из сосуда, смогла охладить молекулы до температуры в несколько милликельвинов.

Физики смогли создать специальное устройство, способное управлять поведением отдельных групп молекул с заданной температурой и энергией, которое представляет собой набор из нескольких достаточно мощных, но миниатюрных микроволновых излучателей, мощность и направление луча которых можно тонко регулировать.

Прибор работает как молекулярная "ловушка", удерживающая на месте молекулы с низкой энергией и позволяющая испаряться частицам с относительно высокой температурой. Ученые , постепенно уменьшая порог температуры, снижают температуру образца до тех пор, пока она не достигнет околонулевых значений.

Физики для демонстрации возможностей ловушки изготовили свыше миллиона молекул гидроксил-радикала - соединения кислорода и водорода - и охладили их до температуры в 5 милликельвинов. Полученное облако из молекул было в тысячу раз плотнее, чем аналогичное скопление из ОН-радикалов при температуре в 50 милликельвинов, полученной  при помощи других методов охлаждения.

Дальнейшее совершенствование ловушки, по мнению ученых, позволит охладить молекулы до температуры в 1 милликельвин или даже ниже. Физики предполагают, что в таком случае ОН-радикалы будут вести себя как единая супермолекула, по средствам изучения которой станет возможно понять, как происходят химические реакции, и как их можно контролировать.