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

번역: Hyeona Seo 검토: Won Jang

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

세계에서 가장 차가운 것은 남극에 있지 않습니다.

They’re not at the top of Mount Everest

그것은 에베레스트 산 꼭대기에 있지도 않고

or buried in a glacier.

빙하에 묻혀 있지도 않지요.

They’re in physics labs:

이 물질은 물리 실험실에 있습니다.

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

이 물질은 절대 영도보다 미세하게 더 높은 온도의 가스 구름이지요.

That’s 395 million times colder than your refrigerator,

그것은 당신의 냉장고보다 3억 9천5백만 배나 차갑고

100 million times colder than liquid nitrogen,

액체 질소보다 1억 배 차가우며

and 4 million times colder than outer space.

우주보다 4백만 배 차갑습니다.

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

이렇게 낮은 온도는 과학자들이 물질의 내부 작용을 보는 창문이 되고

and allow engineers to build incredibly sensitive instruments

엔지니어들은 이 온도를 이용해 엄청나게 정밀한 장치들을 만들 수 있고

that tell us more about everything

이 장치들을 이용해서

from our exact position on the planet

지구에서 우리가 정확히 어디에 위치해 있는지 혹은

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

우주의 끝에서는 어떤 일이 일어나는지를 알 수 있습니다.

How do we create such extreme temperatures?

우리는 어떻게 그렇게 차가운 온도를 만들 수 있을까요?

In short, by slowing down moving particles.

짧게 말하자면, 움직이는 입자들의 속도를 늦추면 가능합니다.

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

우리가 온도라고 이야기하는 것은 바로 움직임입니다.

The atoms that make up solids,

원자들은 고체와

liquids,

액체

and gases

그리고 기체를 구성하며 항상 움직이고 있습니다.

are moving all the time.

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

원자들이 재빠르게 움직일 때, 우리는 물질이 뜨겁다고 인식하며

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

원자들이 느리게 움직일 때, 우리는 그것이 차다고 인식합니다.

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

뜨거운 물체나 가스를 일상생활에서 차갑게 하기 위해

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

우리는 그것을 냉장고 같은 더 차가운 환경에 둡니다.

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

뜨거운 물체의 몇몇 원자의 움직임들은 주위로 전달되고

and it cools down.

물체는 시원해집니다.

But there’s a limit to this:

그러나 여기에는 한계가 있지요.

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

우주 공간도 초저온을 만들기에는 너무 따뜻하다는 것입니다.

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

그래서 과학자들은 원자를 직접적으로 늦추는 방법을 찾았습니다.

with a laser beam.

레이저 빔을 이용하는 것이지요.

Under most circumstances,

대부분의 상황에서

the energy in a laser beam heats things up.

레이저 빔의 에너지는 물건의 온도를 높입니다.

But used in a very precise way,

그러나 매우 정밀한 방법을 사용하면

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

빔의 운동량은 움직이는 원자를 정지시켜서 온도를 떨어뜨릴 수 있지요.

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

이게 바로 마그네토-옵티컬 트랩이라는 장치에서 일어나는 일입니다.

Atoms are injected into a vacuum chamber,

원자들은 진공실 안으로 주입되고

and a magnetic field draws them towards the center.

자기장은 그 물질들을 중심으로 끌어당깁니다.

A laser beam aimed at the middle of the chamber

이 실의 중심을 향한 레이저 빔을

is tuned to just the right frequency

적절한 파장으로 조절하면

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

빔쪽으로 움직이는 원자가 빔의 광자를 흡수하여 느려지게 됩니다.

The slow down effect comes from the transfer of momentum

이렇게 속도가 늦춰지는 효과는

between the atom and the photon.

광자와 원자 사이에서의 운동량 전달에 의해 발생합니다.

A total of six beams, in a perpendicular arrangement,

수직적으로 정렬한 여섯 개의 빔은

ensure that atoms traveling in all directions will be intercepted.

모든 방향으로 움직이는 원자들을 가로막습니다.

At the center, where the beams intersect,

빔들이 교차하는 중심에 있는 원자들은

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

끈적이는 액체에 갇힌 것처럼 느릿느릿하게 움직이는데

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

그것을 발명한 연구자들은 이를 "광학 당밀"이라고 묘사했습니다.

A magneto-optical trap like this

이처럼 마그네토-옵티컬 트랩은

can cool atoms down to just a few microkelvins —

원자들을 아주 낮은 마이크로 켈빈까지 식힐 수 있습니다.

about -273 degrees Celsius.

대략 섭씨 -273도까지 말이지요.

This technique was developed in the 1980s,

이러한 기술은 1980년대에 개발되었고

and the scientists who'd contributed to it

그것을 만드는데 기여한 과학자들은

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

이 기술의 발명으로 1997년에 노벨 물리학상을 탔습니다.

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

이후 레이저 냉각기술은 더 발전되어 더 낮은 온도까지 도달하게 되었습니다.

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

원자들의 온도를 왜 이렇게까지 낮추려고 하는 것일까요?

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

첫째로, 차가운 원자들은 매우 뛰어난 탐지장치가 될 수 있습니다.

With so little energy,

아주 적은 에너지를 가졌기 때문에

they’re incredibly sensitive to fluctuations in the environment.

이 차가운 원자들은 환경의 변동에 무척 민감합니다.

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

그래서 그것은 지하의 기름과 지하 광물을 찾는데 사용되고

and they also make highly accurate atomic clocks,

또한 매우 정교한 원자시계를 만드는데 사용되지요.

like the ones used in global positioning satellites.

이런 시계들은 GPS 인공위성에 사용됩니다.

Secondly, cold atoms hold enormous potential

두 번째로, 차가운 원자는 무궁무진한 잠재성을 가지고 있으며

for probing the frontiers of physics.

물리학의 한계를 탐구 할 수 있습니다.

Their extreme sensitivity makes them candidates

이런 원자들이 가진 극도의 민감성은

미래에 우주에 설치하려는 중력파 탐지기에 활용 될 수 있습니다.

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

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

저온원자는 원자와 아원자에 대한 연구에서도 유용합니다.

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

이 연구들은 원자의 에너지의 미세한 파동을 측정해야하기 때문이지요.

Those are drowned out at normal temperatures,

이러한 파동들은 표준 온도에서 방출되며

when atoms speed around at hundreds of meters per second.

이때에는 원자들이 초당 약 수백미터를 움직입니다.

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

레이저 냉각은 원자의 속도를 초당 몇 센티미터로 낮춥니다.

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

이 속도면 양자효과에 의해 유발된 움직임을 관찰하기에 충분하지요.

Ultracold atoms have already allowed scientists to study phenomena

과학자들은 이미 초저온 원자들을 이용하여

like Bose-Einstein condensation,

보스-아인슈타인 응축 상태 같은 현상을 연구하고 있습니다.

in which atoms are cooled almost to absolute zero

원자들이 절대 영도에 근접하게 냉각되면

and become a rare new state of matter.

새로운 상태의 희귀한 물질로 변하는 현상이지요.

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

연구자들이 물리의 법칙을 이해하기 위한 탐구를 계속하고

and unravel the mysteries of the universe,

우주의 미스터리들을 풀어나가는 과정에는

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

이 우주에서 가장 차가운 물질들의 도움을 항상 필요로 할 것 입니다.