5 научных открытий, которые поражают своим холодом

Иван Калягин
Сентябрь 08, 2015
8.8k
0
Наука
в избранное

Наука, без сомнения, является одной из самых интересных вещей во Вселенной. И она не перестаёт поражать нас каждый день. Мы раскрыли многие тайны мира, которые ранее приписывали мифическим существам, и, возможно, недалёк тот день, когда ответы почти на все вопросы будут известны. Впрочем, сам факт их раскрытия не убережет нас от мракобесия и глупости. Но у каждого есть доступ к плодам учёных, которые помогают сделать человека лучше. BroDude внимательно следит за новыми или интересными научными открытиями и не перестанет рассказывать о том, что может тебя удивить. На этот раз подборка включает в себя действительно удивительные открытия.

1. Абсолютный ноль

brodude.ru_7.09.2015_4yI3Bl7cCZ1sp

Ультрахолодные эксперименты проводятся на самом современном оборудовании, которое доступно в наш век. Но, как это обычно бывает, теория идёт впереди практики и технических возможностей. Идея об абсолютном нуле возникла прежде, чем у каждого из нас появились холодильные камеры. Это был XVIII-XIX век, когда в 1702 году ученые предположили возможность конечной температуры, а в 1848 году лорд Кальвин разработал теорию, согласно которой её значение было -273,15 градусов по Цельсию.

Температура – это энергия, связанная с движением частиц, а абсолютный ноль – это тот момент, когда частицы останавливаются. Это не просто конец шкалы температур, это её отсутствие. Температура лишается возможности передачи тепловой энергии.

Абсолютный ноль – это не просто цифра на термометре, это граница существования, за которой ничего нет. Это минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело во Вселенной. Мы нашли это значение гораздо раньше, чем изобрели холодильники. А теперь, благодаря кропотливому изучению этого вопроса, у тебя есть лёд в твоём коктейле.

2. Мы увидели, как Вселенная испускает свой первый свет

brodude.ru_7.09.2015_r39V0kH2dldco

Учёные не просто так говорят о том, что происходило миллиарды лет назад. Чего стоит только факт того, что мы в состоянии увидеть первый свет, испускаемый нашей Вселенной.

Существование реликтового излучения было предсказано ещё Гамовым в рамках теории Большого взрыва. А термин ввёл наш астрофизик И.С. Шкловский. По сути, реликтовое излучение – это микроволновое фоновое излучение, которое существовало уже в первые 400 000 тысяч лет Вселенной (очень мизерный срок, если говорить о космосе).

Более 13 миллиардов лет назад Вселенная расширялась достаточно настолько, чтобы можно было увидеть свет. И этот свет по-прежнему есть, и мы можем увидеть его. Мы будто смотрим на детские фотографии нашего космического дома. И этот свет нам о многом говорит, потому что Вселенная тогда была иной. И реликтовый свет имеет лишь 3 градуса выше абсолютного нуля, когда изначально он имел температуру в 3000 градусов по Цельсию.

3. Мы нашли самый холодный естественный объект во Вселенной

brodude.ru_7.09.2015_DKRNoC2M7aE2N

Вселенная, словно бесконечный магазин игрушек, – никогда не знаешь, что ожидает тебя в следующем отделе. Но поиск конкретных объектов походит на поиск иголки в стоге сена при допущении, что этот стог сена размером с звезду. Несмотря на трудности, людям всё-таки удаётся найти что-то уникальное в наблюдаемой Вселенной.

Этой крутой штуковиной оказалась Туманность Бумеранг, расположенная на расстоянии в 5000 световых лет от Земли в созвездии Центавра. В 1995 году 15-метровый субмиллиметровый телескоп Европейской южной обсерватории в Чили смог определить эту туманность как самое холодное из известных мест во Вселенной. Температура туманности равна -272 градуса по Цельсию. О чём это говорит? О том, что данная планетарная туманность даже холоднее, чем реликтовое излучение от Большого Взрыва. На данный момент это единственный астрономический объект, который обладает настолько низкой температурой.

4. Космическая обсерватория Планка

brodude.ru_7.09.2015_9qYQJzBLO4Slw

Она, кстати говоря, тоже холодная, ведь без охлаждения этой космической обсерватории, которая размещена, соответственно, в космосе, невозможно будет получить оригинальные фотоны от реликтового излучения.

Система охлаждения Планка является шедевром техники низких температур. И она прекрасно работает в течение многих лет, обеспечивая нас наиболее точными измерениями космологических данных. Её работа не просто дала нам представление о ранней Вселенной, она дала нам карту этой самой Вселенной. В период с 2009 по 2010 года астрономический спутник Европейского космического агентства успешно закончил свою основную работу, а дополнительная миссия завершилась уже в октябре 2013 года.

В общем, это устройство уже на пенсии, так что не будет лишним вспомнить его заслуги:

– мы узнали, что мир состоит на 4,9% из обычного вещества, на 26,8% из тёмной материи и на 68,3% из тёмной энергии;
– мы узнали, что с момента большого взрыва прошло 13,80 млрд лет;
– существуют три типа нейтрино: электронное, мюонное и тау-нейтрино;
– было подтверждено отличие спектра первоначальных возмущений материй от однородного.

5. Cамое холодное вещество

brodude.ru_7.09.2015_mh5YyBpWsb0FB

Вселенной удалось создать туманность, которая всего лишь на одну степень выше абсолютного нуля. Таким образом, Туманность Бумеранг является самым холодным объектом в наблюдаемой Вселенной. Но человек использовал пару тонн брутальной науки, чтобы обойти Вселенную и в этом, создав такую штуку, как конденсат Бозе-Эйнштейна.

Что это такое? Это агрегатное состояние вещества, основу которого составляют бозоны, охлажденные до температур, близких к абсолютному нулю (меньше миллионной доли градуса выше абсолютного нуля). За создание этого конденсата учёным присудили Нобелевскую премию по физике. Это был 2001 год.

Результаты, кстати говоря, были получены благодаря сотрудникам Лаборатории холодного атома на прототипе установки, которая предназначена для работы на международной космической станции в 2016 году.

С практической точки зрения данные исследования помогут создать более чувствительные квантовые детекторы, а также сверхточные атомные часы, которые могли бы стать новым стандартом измерения времени.