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

Fordító: Szilvia Tarsoly Lektor: Csaba Lóki

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

A leghidegebb anyagok a világon nem az Antarktiszon vannak.

They’re not at the top of Mount Everest

Nem a Mount Everest csúcsán

or buried in a glacier.

vagy egy gleccser mélyén,

They’re in physics labs:

hanem fizikai-laboratóriumokban:

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

hajszálnyival az abszolút nulla fölött tartott gázfelhők.

That’s 395 million times colder than your refrigerator,

Ez 395 milliószor hidegebb, mint a hűtőnk.

100 million times colder than liquid nitrogen,

100 milliószor hidegebb, mint a folyékony nitrogén,

and 4 million times colder than outer space.

és 4 milliószor hidegebb, mint a világűr.

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

Ez az alacsony hőmérséklet ablakot nyit a tudósoknak

az anyagok belső működésének megismeréséhez

and allow engineers to build incredibly sensitive instruments

és a mérnökök ezáltal hihetetlenül érzékeny műszereket építhetnek,

that tell us more about everything

amelyek sokkal többet árulnak el mindenről,

from our exact position on the planet

kezdve pontos helyzetünkről a földön, egésze addig,

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

hogy mi történik az univerzum legtávolabbi pontján.

How do we create such extreme temperatures?

Hogyan állítunk elő ennyire extrém hőmérsékleteket?

In short, by slowing down moving particles.

Röviden, a mozgásban lévő részecskék lelassítása által.

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

Amikor hőmérsékletről beszélünk, valójában mozgásról beszélünk.

The atoms that make up solids,

Az atomok, amelyek a szilárd anyagokat,

liquids,

a folyadékokat és gázokat alkotják,

and gases

are moving all the time.

folyton mozgásban vannak.

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

Amikor az atomok gyorsabban mozognak, az anyagot forrónak érzékeljük.

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

Amikor lassabban, akkor hidegnek.

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

Hogy a mindennapi életben egy forró tárgyat vagy gázt lehűtsünk,

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

betesszük egy hidegebb környezetbe, mint például egy hűtőbe.

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

A meleg tárgy atomi mozgásainak egy része átadódik a környezetnek,

and it cools down.

ezért lehűl.

But there’s a limit to this:

De van ennek egy határa:

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

még a világűr is túl meleg ahhoz, hogy ultra alacsony hőfokot érjünk el.

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

Ezért a tudósok kitaláltak egy módszert az atomok közvetlen lelassítására -

with a laser beam.

lézersugárral.

Under most circumstances,

Legtöbbször

the energy in a laser beam heats things up.

a lézersugár energiája felmelegíti a dolgokat.

But used in a very precise way,

De ha nagyon pontosan használják,

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

a sugár hajtóereje leállíthatja az atomok mozgását, ezáltal lehűtve őket.

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

Ez történik abban a szerkezetben, amelyet mágneses optikai csapdának nevezünk.

Atoms are injected into a vacuum chamber,

Az atomokat bejuttatják egy vákuumkamrába,

and a magnetic field draws them towards the center.

ahol egy mágneses mező a középpont felé vonzza őket.

A laser beam aimed at the middle of the chamber

A kamra közepére irányított lézersugár

is tuned to just the right frequency

épp a megfelelő frekvenciára van hangolva úgy,

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

hogy felé haladó atom felveszi a lézersugár fotonját és lelassul.

The slow down effect comes from the transfer of momentum

A lelassulás az atom és foton közötti

between the atom and the photon.

momentumátvitelből származik.

A total of six beams, in a perpendicular arrangement,

Összesen hat sugár egymásra merőlegesen elrendezve biztosítja,

ensure that atoms traveling in all directions will be intercepted.

hogy az atomok bármely irányból is jönnek, be legyenek fogva.

At the center, where the beams intersect,

A középpontban, ahol a sugarak metszik egymást,

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

az atomok lomhán mozognak, mintha sűrű folyadékban lennének -

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

a kutatók, akik ezt kifejlesztették, a hatást "optikai melasz"-nak nevezik.

A magneto-optical trap like this

Egy ilyen mágneses optikai csapda

can cool atoms down to just a few microkelvins —

képes az atomokat néhány mikrokelvinre --

about -273 degrees Celsius.

kb. -273 Celsius fokra lehűteni.

This technique was developed in the 1980s,

Ezt a technikát 1980-as években fejlesztették ki,

and the scientists who'd contributed to it

és a tudósok, akik közreműködtek,

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

1997-ben Nobel-díjat kaptak felfedezésükért.

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

Azóta a lézerhűtést továbbfejlesztették, hogy alacsonyabb hőmérsékletet érjenek el.

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

De miért akarnánk az atomokat ennyire lehűteni?

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

Először is, a hűtött atomok segítségével kiváló detektorokat lehet készíteni.

With so little energy,

Ha az atom energiaszintje kicsi,

they’re incredibly sensitive to fluctuations in the environment.

hihetetlenül érzékeny a környezeti változásokra.

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

Ezt felhasználják föld alatti olaj- és ásványlelőhelyeket kereső eszközökben,

and they also make highly accurate atomic clocks,

és nagyon pontos atomórákban,

like the ones used in global positioning satellites.

mint amilyenek a helyzetmeghatározó műholdakban vannak.

Secondly, cold atoms hold enormous potential

Másodszor, a hideg atomok óriási lehetőséget adnak

for probing the frontiers of physics.

a fizika határainak vizsgálatánál.

Their extreme sensitivity makes them candidates

Extrém érzékenységük tökéletes jelöltté teszi őket

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

a gravitációs hullámok vizsgálatánál a jövőbeni űr-bázisú detektorokban.

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

Hasznosak továbbá az atomi és szubatomi jelenségek vizsgálatánál,

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

ahol az atomok energiájának hihetetlen apró ingadozását kell mérni.

Those are drowned out at normal temperatures,

Normál hőmérsékleten nem érzékelhetők ezek az ingadozások,

when atoms speed around at hundreds of meters per second.

amikor az atomok sebessége több száz méter per másodperc.

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

A lézerhűtés az atomot csupán pár cm/s-re lelassítja -

ahol az atomi kvantumkölcsönhatás okozta mozgás megfigyelhetővé válik.

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

Ultracold atoms have already allowed scientists to study phenomena

Az ultra hideg atomok már lehetővé tették, hogy a tudósok tanulmányozzanak

like Bose-Einstein condensation,

olyan jelenségeket, mint a Bose-Einstein kondenzáció,

in which atoms are cooled almost to absolute zero

amelyben az abszolút nulla közelébe lehűtött atomok

and become a rare new state of matter.

egy ritka, új halmazállapotba kerülnek.

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

Tehát a fizika törvényeinek megértésére

and unravel the mysteries of the universe,

és az univerzum rejtélyeinek megfejtésére irányuló kutatásaik során

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

a leghidegebb atomok segítségét fogják igénybe venni.