Fizycy odkryli że jony, w pewnych warunkach, nie stosują się do praw termodynamiki

Kategorie: 

Źródło: Alex Dunning/University of California/Los Angeles
Z podstawowych praw termodynamiki wynika coś, co z łatwością możemy zaobserwować w naszym życiu codziennym. Gdy zalewamy kawę gorącą wodą i odstawiamy kubek, jej temperatura wkrótce spadnie i będzie wynosić tyle samo co otaczające ją powietrze. Jednak fizycy właśnie odkryli, że cząstki naładowane elektrycznie zwane jonami, w konkretnych warunkach, nie stosują się do tych praw.

 

Zespół badawczy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles schłodził jony przy pomocy techniki chłodzenia gazem buforowym. Pozwala to spowolnić ich ruchy, co ułatwia ich obserwację oraz kontrolę. Cząstki te zostały umieszczone w chmurze zimnych atomów gazu. Za każdym razem gdy jony kolidowały z atomami, przekazywały energię i dochodziło do ich ochłodzenia. Przypomina to zasadę z gorącą kawą i chłodniejszym otoczeniem.

 

Przygotowano próbkę jonów baru oraz próbkę atomów wapnia, które schłodzono laserem do temperatury jednej tysięcznej stopnia powyżej zera absolutnego. Jony zanurzono w chmurze zawierającej około 3 miliony atomów wapnia, a całość lewitowała dzięki polom elektrycznym, które oscylowały miliony razy na sekundę. Naukowcy pozwolili jonom i atomom kolidować ze sobą aż do osiągnięcia finalnej temperatury.

 

Wyniki tego eksperymentu są zaskakujące. Badacze zaobserwowali, że najniższa temperatura jonów nie była taka sama. Temperatura tych cząstek była zależna od dwóch czynników - liczby jonów oraz ich temperatury początkowej. Symulacje oraz obliczenia teoretyczne dodatkowo potwierdziły wyniki, które zdobyto na drodze przeprowadzanych doświadczeń.

 

Chłodzenie gazem buforowym jest stosowane w wielu dziedzinach, począwszy od kryminalistyki po produkcję antymaterii. Opisany wyżej eksperyment wykazał, że technika ta jest znacznie bardziej skomplikowana niż wydawało się wcześniej, a także nie pozwala osiągnąć spodziewanej równowagi temperatury. Wyniki najnowszych badań zmieniają dotychczasowe spojrzenie na procesy chłodzenia, wyjaśniają trudności które napotkano w poprzednich tego typu eksperymentach i mogą pozwolić na opracowanie jeszcze bardziej efektywnych technik tworzenia ultrazimnych próbek jonów.

 

 

Ocena: 

Nie ma jeszcze ocen

Komentarze

Portret użytkownika kgb

Trochę chaotycznie

Trochę chaotycznie wytłumaczone. Nie wiem o co chodzi. Generalnie statystyka ma znaczenie przy bardzo dużej liczbie elementów. Prawa termodynamiki gazów  w przypadku małej liczby jonów w skrajnych temperaturach to nie jest typowy przypadek chyba:) Symulacje plazmy nie są nauczane w szkole, przydałby się jakiś poradnik przynajmniej, macie pole do popisu, Bracia Rosjanie:)

Skomentuj