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

Translator: Ayan Organization Reviewer: Aga Ismael

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

ساردترین ماددەکان لە جیهاندا لە ئەنتارەکتیکا نییە.

They’re not at the top of Mount Everest

لەسەر لوتکەی چیای ئێڤرێست نیین و

or buried in a glacier.

لە سەهۆڵ بەندانیشدا نەنێژراون.

They’re in physics labs:

بەڵکو لە تاقیگەکانی فیزیادان:

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

ئاوێتە گازییەکان تەنها شکانی پلە هەڵدەگرێت لەسەروو سفری تەواو.

That’s 395 million times colder than your refrigerator,

٣٩٥ ملیۆن جار ساردترە ،لە بەفرگرەکەت

100 million times colder than liquid nitrogen,

١٠٠ ملیۆن جار ساردترە لە نایترۆجینی شل،

and 4 million times colder than outer space.

و ٤ ملیۆن جار ساردترە لە بۆشایی دەرەکی ئاسمان.

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

ئەو پلە گەرمییە کەمە دەروازەیەکی بەخشیوە بە زاناکان لە کارە ناوەکییەکان لە ماددەدا،

and allow engineers to build incredibly sensitive instruments

و ڕێگە دەدات بە ئەندازیارەکان بۆ بنیاتنانی ئامێری خەیاڵبڕی هەستیار

that tell us more about everything

کە هەموو شتێکمان زیاتر پێ دەڵێت

from our exact position on the planet

هەر لە دەربارەی هەسەرەکەمانەوە

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

تاکو ئەوەی چی ڕوو دەدات لە دوورترین شوێنەکانی گەردون.

How do we create such extreme temperatures?

ئێمە چۆن ئەم پلە گەرمییە بەرزەمان دروست کرد؟

In short, by slowing down moving particles.

بە کورتی، بە هێواش کردنەوەی جوڵەی گەردیلەکان.

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

کاتێك ئێمە دەربارەی پلەی گەرمی دەدوێین، لە ڕاستیدا ئەوەی باسی دەکەین، جوڵەیە.

The atoms that make up solids,

ئەو گەردیلانەی کە تەنە ڕەقەکان و

liquids,

شلەکان و

and gases

و گازی دروست دەکەن

are moving all the time.

هەموو کات دەجوڵێن.

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

کاتێك گەردیلەکان خێراتر دەجوڵێن، ئێمە هەست بە گەرمی ماددەکە دەکەین.

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

کاتێك هێواشتر دەجوڵێن، ئێمە هەست بە ساردی ماددەکە دەکەین.

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

بۆ ئەوەی لە ژیانی ڕۆژانەماندا شتێکی گەرم یان گاز سارد بکەین

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

لە ژینگەیەکی ساردتردا دایدەنێین، وەکو بەفرگر.

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

هەندێك جوڵەی گەردیلە لە شتە گەرمەکەدا دەگوازرێتەوە بۆ دەورو بەر،

and it cools down.

و سارد دەبێتەوە.

But there’s a limit to this:

بەڵام سنورێك بە ئەمە هەیە:

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

لەبەرئەوەی بۆشایی دەرەکی ئاسمان زۆر گەرمە بۆ دروست کردنی پلەی گەرمی زۆر نزم.

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

لەبری ئەوە، زاناکان ڕێگایەکی ڕاستەوخۆیان دۆزییەوە بۆ کەم کردنەوەی جوڵەی گەردیلەکان

with a laser beam.

بەهۆی تیشکی لێزەر.

Under most circumstances,

لە زۆربەی بارودۆخەکاندا،

the energy in a laser beam heats things up.

وزەی تیشکی لێزەرشتەکان گەرم ئەکات.

But used in a very precise way,

بەڵام بە ڕێگەیەکی زۆر تایبەت بەکارهێنرا،

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

تەوژمی تیشکەکە توانی جوڵەی گەردیلەکان بوەستێنێت، و ساردیان بکاتەوە.

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

هەر ئەمەیە کە ڕوودەدات لەو ئامێرەی پێی دەڵێن تیشکگری موگناتیسی.

Atoms are injected into a vacuum chamber,

گەردیلەکان دەخرێنە کەمۆڵەیەکی بەتاڵەوە،

and a magnetic field draws them towards the center.

و مەودا موگناتیسییەکە ڕایان دەکێشێت بەرەو ناوەڕاست.

A laser beam aimed at the middle of the chamber

تیشکی لێزەرەکە کە لە ناوەڕاستی کەمۆڵەکە دەدات

is tuned to just the right frequency

تەنها بۆ دووبارەبوونەوەی ڕاست ڕێکخراوە

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

کە گەردیلەیەك بەرەو ڕووی دەجوڵێت فۆتۆنێک لە تیشکی لێزەرەکە هەڵدەمژێت و هێواش دەبێت.

The slow down effect comes from the transfer of momentum

ئەنجامی هێواش بوونەوەکە لە گواستنەوەی تەوژمەکەوە دێت

between the atom and the photon.

لە نێوان گەردیلە و فۆتۆن.

A total of six beams, in a perpendicular arrangement,

،سەرجەمی شەش تیشکەکە ،لە ڕیزکردنێکی ستوونی

ensure that atoms traveling in all directions will be intercepted.

دڵنیایی دەدات کە کۆسپ لەبەردەم گەردیلە گواستراوەکان هەیە لە هەموو ئاڕاستەکانەوە.

At the center, where the beams intersect,

لە ناوەڕاستدا، لەو شوێنەی کە تیشکەکان یەکدەبڕن،

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

گەردیلەکان بە تەمبەڵی دەجوڵێن، وەك ئەوەی کەوتبێتنە ناو شلەیەکی خەستەوە —

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

ئەو ئەنجامەی توێژەرەان دەستیان خست بە "دۆشاوی تیشکی" ناسرا.

A magneto-optical trap like this

تیشکگری موگناتیسی وەکو ئەوە

can cool atoms down to just a few microkelvins —

دەتوانێت گەردیلەکان سارد بکاتەوە بۆ تەنها ژمارەیەکی کەمی مایکرۆ کێلڤن -

about -273 degrees Celsius.

بۆ نزیکەی ٢٧٣- پلەی سیلیزی.

This technique was developed in the 1980s,

ئەم تەکنیکە لە ساڵی ١٩٨٠کان پەرەی پێدرا،

and the scientists who'd contributed to it

و ئەو زانایەنەشی کە بەشداریان تێدا کرد

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

لە ساڵی ١٩٩٧ خەڵاتی نۆبڵیان لە فیزیادا وەرگرت.

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

لەو کاتەوە، لێزەری ساردکردنەوە گەشەی پێدراوە بۆ گەشتن بە پلەی گەرمی کەمتریش.

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

بەڵام بۆچی دەتەوێت گەردیلەکان بەو ڕادەیە سارد بکەیت؟

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

سەرەتا، گەردیلە ساردەکان دەتوانن پشکنەری زۆر باش دروست بکەن.

With so little energy,

بە وزەیەکی زۆر کەم،

they’re incredibly sensitive to fluctuations in the environment.

بڕوا پێنەکراوانە هەستیارن بۆ لەرینەوەکان لەناو ژینگەدا.

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

ئینجا بەکارهاتوون لەو ئامێرانەدا کە نەوت و کانزا نیشتووەکانی ژێر زەوی دەدۆزنەوە.

and they also make highly accurate atomic clocks,

هەروەها کاتژمێری گەردیلەیی زۆر تەواو دروست دەکەن،

like the ones used in global positioning satellites.

وەکو ئەوانەی کە بەکارهاتوون لە ماگە دەستکردە جیهانیەکان بۆ دۆزینەوەی شوێن.

Secondly, cold atoms hold enormous potential

دووەم، گەردیلە ساردەکان ئەگەرە قەبەکان لەخۆ دەگرن

for probing the frontiers of physics.

بۆ پشکنینی سنوورەکان لە فیزیادا.

Their extreme sensitivity makes them candidates

ئەو پەڕی هەسیاری ئەمانە وایان لێ دەکات پاڵێوراو بن

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

بۆ ئەوەی بەکاربێن لە توێژینەوەی شەپۆلەکانی کێشکردن لە پشکنەری بۆشایی ئاسمانی داهاتوو

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

هەروەها بەسوودن بۆ خوێندن دەربارەی دیاردە گەردیلەییەکان و ناگەردیلەییەکان،

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

کە پێویستی بە پێوانەکردنی لەرینەوە زۆر بچوکەکانە لە وزەی گەردیلەکان.

Those are drowned out at normal temperatures,

ئەوانە لە پلەی گەرمی ئاساییدا نوقم دەبن،

when atoms speed around at hundreds of meters per second.

کاتێك خێرایی گەردیلەکان نزیکی سەدان مەترن لە چرکەیەکدا.

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

لێزەری ساردکردنەوە دەتوانێت گەردیلەکان هێواش بکاتەوە بۆ چەند سانتیمەترێك/چرکەدا -

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

ئەمەش بەسە بۆ جوڵە کە هۆکارەکەی کاریگەری بڕی گەردیلەییە بۆ ئەوەی ڕوون بێت.

Ultracold atoms have already allowed scientists to study phenomena

گەردیلە سەروو ساردیەکان ڕێگەیان بۆ زاناکان کردۆتەوە بۆ خوێندنی دیاردەکان

like Bose-Einstein condensation,

وەکو خەستی بوز- ئەنیشتاین،

in which atoms are cooled almost to absolute zero

کە تیایدا گەردیلەکان ساردکران بۆ نزیکی سفری تەواو

and become a rare new state of matter.

و دەبێت بە بارێکی نوێی دەگمەن لە ماددەکەدا.

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

کەواتە تاکو توێژەران بەردەوام بن لە گەڕانەکەیان بۆ تێگەشتن لە یاساکانی فیزیا

and unravel the mysteries of the universe,

و ڕوون کردنەوەی ئاڵۆزیەکانی گەردوون،

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

گەردیلە هەرە ساردەکان یارمەتیان دەدەن بۆ سەرکەوتن.