29

Najzimniejsze znane miejsce we Wszechświecie wkrótce obok Ziemi. Wszystko przez NASA

Cold Atom Lab
Gdyby ktoś zapytał Was kiedyś, jaką temperaturę ma kosmos, to sprzedamy Wam ciekawą odpowiedź. Już samo pytanie zakładające jakąkolwiek temperaturę tego miejsca jest błędne. Przyjmuje się, że w kosmosie panuje próżnia (ale bynajmniej nie absolutna), a temperaturę ciałom, gazom, cieczom nadaje właśnie materia. Warto odnieść się do temperatury mikrofalowego promieniowania tła (ok. 2,72 stopni Kelvina). To i tak niesamowicie zimno.

Temperatura mikrofalowego promieniowania tła wynosi ok. 2,72 Kelvina lub lepiej nam znane -270,4 stopnia Celsjusza. Należy przyznać, że to niesamowicie zimno, ale w dalszym ciągu „za gorąco” jak chodzi o pewne eksperymenty naukowe. Przy okazji, warto spojrzeć na pojęcie „zera absolutnego”, które szerzej jest znane jako punkt, w którym z temperaturą nie da się już zejść niżej. Dlaczego? Bo zero absolutne, oprócz do empirycznie znanej nam temperatury, odnosi się także (a nawet głównie) do energii kinetycznej cząsteczek, która w warunkach zera bezwzględnego jest równa… 0.

Oznacza to więc, że w ogóle one się nie poruszają. Czy możliwe jest więc osiągnięcie temperatury mniejszej niż zero bezwzględne (273,15 st. Celsjusza / 0 st. Kelvina). Według definicji temperatury opartej na entropii, jak najbardziej. Ale w kontekście miary średniej energii kinetycznej cząsteczek już nie, bo nieporuszające się elementy materii nie mogą się poruszać „mniej”.

Czym mniejsza energia kinetyczna cząsteczek, tym lepiej możemy obserwować pewne zjawiska

Na Ziemi już teraz przeprowadza się eksperymenty w warunkach ekstremalnie niskich temperatur. Niestety, mimo starań naukowców, nigdy nie udało się osiągnąć „zera absolutnego”, czyli warunków, w których wszelki ruch zatrzymuje się. Receptą na tę niedogodność ma być wysłanie na ISS laboratorium CAL (Cold Atom Lab), gdzie wykluczy się pewne zakłócenia w osiąganiu pożądanego stanu dla eksperymentów. Okazuje się, że dla obecnych badań największym problemem jest fakt, iż… ciepło pochodzące z materii na naszej planecie uniemożliwia przeprowadzenie niektórych doświadczeń, które byłyby możliwe, gdyby uzyskano jeszcze niższe temperatury.

CAL ma zostać wypełnione cząsteczkami gazu, gdzie uzyskane zostanie pożądane środowisko w warunkach niewielkiej grawitacji. Niska temperatura kosmosu + aparatura w laboratorium pozwolą na uzyskanie niższych niż w przypadku ziemskich laboratoriów temperatur. Tam m. in. będzie możliwe obserwowanie kondensatu Bosego – Einsteina – tam niektóre cząstki przechodzą w tzw. zerowy stan pędowy. Mało tego, testowane będą teorie dotyczące związków między fizyką kwantową oraz mechaniczną.

CAL miał zadebiutować na ISS już na początku tego roku, ale datę wyniesienia instalacji na orbitę kilkukrotnie zmieniano. Mówi się o tym, że start rakiety z przyrządami odbędzie się w ciągu najbliższych kilku miesięcy i bardzo prawdopodobne jest to, że przyłoży się do tego… SpaceX, głośna ostatnio firma Elona Muska.