What is the coldest thing in the world? - Lina Marieth Hoyos

Μετάφραση: Dimitris Gerakinis Επιμέλεια: Giannis Tsiougkos

The coldest materials in the world aren’t in Antarctica.

Τα πιο ψυχρά υλικά στον κόσμο δεν βρίσκονται στην Ανταρκτική.

They’re not at the top of Mount Everest

Δεν βρίσκονται στην κορυφή του Έβερεστ,

or buried in a glacier.

ούτε θαμμένα σε κάποιον παγετώνα.

They’re in physics labs:

Βρίσκονται σε εργαστήρια φυσικής:

clouds of gases held just fractions of a degree above absolute zero.

νέφη αερίων μόλις λίγα κλάσματα του βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν.

That’s 395 million times colder than your refrigerator,

Είναι 395 εκατομμύρια φορές ψυχρότερα από ό,τι το ψυγείο σας,

100 million times colder than liquid nitrogen,

100 εκατομμύρια φορές ψυχρότερα από ό,τι το υγρό άζωτο,

and 4 million times colder than outer space.

και 4 εκατομμύρια φορές ψυχρότερα από ό,τι το εξώτερο διάστημα.

Temperatures this low give scientists a window into the inner workings of matter,

Τέτοιες χαμηλές θερμοκρασίες δίνουν στους ειδικούς μια εικόνα

για τις εσωτερικές διεργασίες της ύλης

and allow engineers to build incredibly sensitive instruments

και επιτρέπουν στους μηχανικούς να φτιάξουν εξαιρετικά ευαίσθητα όργανα

that tell us more about everything

που μας δίνουν στοιχεία για οτιδήποτε, από την ακριβή θέση μας στον πλανήτη

from our exact position on the planet

to what’s happening in the farthest reaches of the universe.

μέχρι και τι συμβαίνει στις πιο απόμακρες περιοχές του σύμπαντος.

How do we create such extreme temperatures?

Πώς δημιουργούμε τόσο ακραίες θερμοκρασίες;

In short, by slowing down moving particles.

Εν συντομία, επιβραδύνοντας κινούμενα σωματίδια.

When we’re talking about temperature, what we’re really talking about is motion.

Όταν μιλάμε για θερμοκρασία, στην πραγματικότητα μιλάμε για κίνηση.

The atoms that make up solids,

Τα άτομα που συνθέτουν τα στερεά, τα υγρά, και τα αέρια

liquids,

and gases

are moving all the time.

κινούνται ακατάπαυστα.

When atoms are moving more rapidly, we perceive that matter as hot.

Όταν τα άτομα κινούνται πιο γρήγορα, αντιλαμβανόμαστε την ύλη ως ζεστή.

When they’re moving more slowly, we perceive it as cold.

Όταν κινούνται πιο αργά, την αντιλαμβανόμαστε ως κρύα.

To make a hot object or gas cold in everyday life,

Για να ψύξουμε ένα ζεστό αντικείμενο ή ένα αέριο στην καθημερινότητά μας,

we place it in a colder environment, like a refrigerator.

το τοποθετούμε σε κρύο περιβάλλον, όπως είναι ένα ψυγείο.

Some of the atomic motion in the hot object is transferred to the surroundings,

Μέρος της ατομικής κίνησης του ζεστού αντικειμένου μεταφέρεται στο περιβάλλον,

and it cools down.

και έτσι ψύχεται.

But there’s a limit to this:

Αλλά υπάρχει ένα όριο σε αυτό:

even outer space is too warm to create ultra-low temperatures.

ακόμα και το έξω διάστημα είναι πολύ ζεστό για να αναπτύξει υπέρψυχρες θερμοκρασίες.

So instead, scientists figured out a way to slow the atoms down directly –

Έτσι, οι επιστήμονες βρήκαν έναν τρόπο να επιβραδύνουν απευθείας τα άτομα:

with a laser beam.

με ακτίνες λέιζερ.

Under most circumstances,

Στις περισσότερες των περιπτώσεων,

the energy in a laser beam heats things up.

η ενέργεια από μια ακτίνα λέιζερ θερμαίνει τα πράγματα.

But used in a very precise way,

Αλλά αν χρησιμοποιηθεί με εξαιρετική ακρίβεια,

the beam’s momentum can stall moving atoms, cooling them down.

η ορμή της μπορεί να ακινητοποιήσει κινούμενα άτομα, ψύχοντάς τα.

That’s what happens in a device called a magneto-optical trap.

Αυτό συμβαίνει σε μια συσκευή που λέγεται «μαγνητο-οπτική παγίδα».

Atoms are injected into a vacuum chamber,

Τα άτομα απελευθερώνονται σε έναν θάλαμο κενού

and a magnetic field draws them towards the center.

και ένα μαγνητικό πεδίο τα «τραβάει» προς το κέντρο.

A laser beam aimed at the middle of the chamber

Μια δέσμη λέιζερ που σημαδεύει το κέντρο του θαλάμου

is tuned to just the right frequency

είναι ρυθμισμένη ακριβώς στη σωστή συχνότητα,

that an atom moving towards it will absorb a photon of the laser beam and slow down.

ώστε ένα άτομο που κινείται προς τα εκεί θα απορροφήσει ένα φωτόνιο της δέσμης

και θα επιβραδυνθεί.

The slow down effect comes from the transfer of momentum

Το φαινόμενο της επιβράδυνσης προκύπτει από τη μεταφορά ορμής

between the atom and the photon.

μεταξύ ατόμου και φωτονίου.

A total of six beams, in a perpendicular arrangement,

Ένα σύνολο έξι ακτίνων, σε κάθετη διάταξη μεταξύ τους,

ensure that atoms traveling in all directions will be intercepted.

εξασφαλίζει ότι τα άτομα που κινούνται σε όλες τις κατευθύνσεις θα «πιαστούν».

At the center, where the beams intersect,

Στο κέντρο, όπου οι ακτίνες συναντώνται,

the atoms move sluggishly, as if trapped in a thick liquid —

τα άτομα κινούνται με δυσκολία, σαν να είναι παγιδευμένα σε παχύρρευστο υγρό,

an effect the researchers who invented it described as “optical molasses.”

ένα φαινόμενο που οι ερευνητές που το ανακάλυψαν

το περιέγραψαν ως «οπτική μελάσσα».

A magneto-optical trap like this

Μια μαγνητο-οπτική παγίδα σαν κι αυτή

can cool atoms down to just a few microkelvins —

μπορεί να ψύξει τα άτομα έως και μερικούς μικροκέλβιν,

about -273 degrees Celsius.

σχεδόν στους -273 βαθμούς Κελσίου.

This technique was developed in the 1980s,

Αυτή η τεχνική αναπτύχθηκε τη δεκαετία του ’80,

and the scientists who'd contributed to it

και οι επιστήμονες που συνεισέφεραν σε αυτή

won the Nobel Prize in Physics in 1997 for the discovery.

κέρδισαν το Νόμπελ Φυσικής το 1997 για την ανακάλυψή τους.

Since then, laser cooling has been improved to reach even lower temperatures.

Έκτοτε, η ψύξη μέσω λέιζερ έχει βελτιωθεί και φτάνει ακόμα χαμηλότερες θερμοκρασίες.

But why would you want to cool atoms down that much?

Αλλά γιατί να θέλει κάποιος να ψύξει τόσο πολύ τα άτομα;

First of all, cold atoms can make very good detectors.

Κατ′ αρχάς, τα ψυχρά άτομα είναι πολύ καλοί ανιχνευτές.

With so little energy,

Με τόσο λίγη ενέργεια,

they’re incredibly sensitive to fluctuations in the environment.

είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στις διακυμάνσεις του περιβάλλοντος.

So they’re used in devices that find underground oil and mineral deposits,

Έτσι, τα αξιοποιούν σε όργανα ανίχνευσης κοιτασμάτων πετρελαίου και ορυκτών,

and they also make highly accurate atomic clocks,

και κατασκευάζουν εξαιρετικά ακριβή ατομικά ρολόγια,

like the ones used in global positioning satellites.

όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στους δορυφόρους του GPS.

Secondly, cold atoms hold enormous potential

Δεύτερον, τα ψυχρά άτομα έχουν πολύ μεγάλες δυνατότητες

for probing the frontiers of physics.

να διευρύνουν τα όρια της φυσικής.

Their extreme sensitivity makes them candidates

Η τρομερή ευαισθησία τους τα κάνει υποψήφια προς χρήση

to be used to detect gravitational waves in future space-based detectors.

για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων σε μελλοντικούς διαστημικούς ανιχνευτές.

They’re also useful for the study of atomic and subatomic phenomena,

Είναι επίσης χρήσιμα για τη μελέτη ατομικών και υποατομικών φαινομένων,

which requires measuring incredibly tiny fluctuations in the energy of atoms.

τα οποία απαιτούν τη μέτρηση εξαιρετικά μικρών διακυμάνσεων ενέργειας στα άτομα.

Those are drowned out at normal temperatures,

Αυτές εξαφανίζονται υπό κανονικές θερμοκρασίες,

όταν τα άτομα κινούνται τριγύρω με εκατοντάδες μέτρα το δευτερόλεπτο.

when atoms speed around at hundreds of meters per second.

Laser cooling can slow atoms to just a few centimeters per second—

Η ψύξη με λέιζερ μπορεί να επιβραδύνει τα άτομα σε λίγα εκατοστά το δευτερόλεπτο,

enough for the motion caused by atomic quantum effects to become obvious.

αρκετά ώστε η κίνηση που οφείλεται σε ατομικά, κβαντικά φαινόμενα

να γίνει εμφανής.

Ultracold atoms have already allowed scientists to study phenomena

Τα υπέρψυχρα άτομα έχουν ήδη επιτρέψει στους επιστήμονες να μελετήσουν φαινόμενα

like Bose-Einstein condensation,

όπως την συμπύκνωση Bose-Einstein,

in which atoms are cooled almost to absolute zero

όπου τα άτομα ψύχονται σχεδόν στο απόλυτο μηδέν

and become a rare new state of matter.

και μετατρέπονται σε μια νέα, σπάνια κατάσταση της ύλης.

So as researchers continue in their quest to understand the laws of physics

Έτσι, όσο οι επιστήμονες προσπαθούν να κατανοήσουν τους φυσικούς νόμους

and unravel the mysteries of the universe,

και να ξεδιαλύνουν τα μυστήρια του σύμπαντος,

they’ll do so with the help of the very coldest atoms in it.

θα το κάνουν με τη βοήθεια των πιο ψυχρών ατόμων που βρίσκονται μέσα του.