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

Translator: Hsu Myat Thu Reviewer: Sanntint Tint

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

ကမ္ဘာ့ အအေးဆုံးအရာဝတ္ထုတွေ ရှိတဲ့နေရာက အန္တာတိကတိုက်မဟုတ်ဘူး။

They’re not at the top of Mount Everest

ဧဝရတ်တောင်ထိပ် ဒါမှမဟုတ်

or buried in a glacier.

ရေခဲပြင်မှာ မြုပ်နေတာလည်းမဟုတ်ပါဘူး

They’re in physics labs:

ဒါတွေက ရူပဗေဒဓာတ်ခွဲခန်းတွေမှာပါ

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

ပကတိသုညအထက် ဒီဂရီရှိတဲ့ အငွေ့ထုထည်ကြီးရဲ့ အစိတ်အပိုင်းတွေပါ

That’s 395 million times colder than your refrigerator,

အဲဒါက သင့် ရေခဲသေတ္တာထက် အဆပေါင်း ၃၉၅ မီလီယံ

100 million times colder than liquid nitrogen,

နိုက်ထရိုဂျင်အရည်ထက် အဆပေါင်း ၁၀၀ မီလီယံ

and 4 million times colder than outer space.

အာကာသအပြင်ဘက်ထက် အဆပေါင်း ၄ မီလီယံလောက်ပိုအေးပါတယ်

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

ဒီလောက်နိမ့်တဲ့အပူချိန်တွေက သိပ္ပံပညာရှင် ကို ဒြပ်အတွင်းပိုင်းအလုပ်လုပ်ပုံကိုသိစေကာ

and allow engineers to build incredibly sensitive instruments

အင်ဂျင်နီယာတွေကို ထူးဆန်းအံ့ဩဖွယ် အာရုံခံစက်ပစ္စည်းတွေ ပြုလုပ်နိုင်စေပါတယ်

that tell us more about everything

အဲဒီစက်တွေက ကမ္ဘာပေါ်က တိကျတဲ့တည်နေရာကနေ

from our exact position on the planet

စကြာဝဠာရဲ့ အဝေးဆုံးတစ်နေရာမှာ

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

ဘာဖြစ်နေတယ်ဆိုတဲ့အကြောင်းအရာ အကုန်လုံးကိုပြောပြပါတယ်

How do we create such extreme temperatures?

ဒီလို လွန်ကဲတဲ့အပူချိန်တွေကို ဘယ်လိုဖန်တီးရမလဲ

In short, by slowing down moving particles.

အလွယ်ပြောရရင် ရွေ့လျားနေတဲ့အမှုန်တွေကို အရှိန်နှေးစေတာပါ

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

ကျွန်မတို့ အပူချိန်အကြောင်းပြောနေတယ်ဆိုတာ တကယ်တော့ ရွေ့လျားမှုအကြောင်းပြောနေတာပါပဲ

The atoms that make up solids,

အစိုင်အခဲတွေ၊ အရည်

liquids,

အငွေ့တွေကို

and gases

ဖြစ်စေတဲ့

are moving all the time.

အက်တမ်တွေက အမြဲတမ်းရွေ့နေကြတာပါ

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

အက်တမ်တွေ မြန်မြန်ရွေ့လျားနေရင် ဒီဖြစ်စဉ်ကို အပူ လို့နားလည်ထားကြပါတယ်

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

ဒါတွေ ပိုပြီးနှေးနှေး ရွေ့လျားနေရင်တော့ အေးတယ် လို့ နားလည်ကြပါတယ်

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

နေ့စဉ်ဘဝမှာ ပူတဲ့အရာ သို့မဟုတ် ပူတဲ့အငွေ့တွေကို အေးလာဖို့

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

အဲဒီအရာကို ရေခဲသေတ္တာလိုမျိုး ပိုအေးတဲ့ပတ်ဝန်းကျင်မှာ ထားရပါတယ်

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

ပူတဲ့အရာထဲကတချို့ အက်တမ်ရွေ့လျားမှုတွေဟာ ပုံစံပြောင်းသွားပြီးတော့

and it cools down.

အေးခဲသွားပါတယ်

But there’s a limit to this:

ဒါပေမဲ့ ကန့်သတ်ချက်ရှိပါတယ်

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

အာကာသအပြင်ဘက်တောင်မှ အလွန်နိမ့်တဲ့ အပူချိန်ကိုဖန်တီးဖို့ ပူနွေးနေပါသေးတယ်

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

ဒါကြောင့် သိပ္ပံပညာရှင်တွေက လေဆာရောင်ခြည် နဲ့အက်တမ်တွေကိုနှေးစေတဲ့

with a laser beam.

နည်းလမ်း တစ်ခုရှာတွေ့ခဲ့တယ်

Under most circumstances,

အခြေအနေတော်တော်များများမှာ

the energy in a laser beam heats things up.

လေဆာရောင်ခြည်ထဲကစွမ်းအင်က အရာဝတ္တုတွေကို ပူလာစေပါတယ်

But used in a very precise way,

ဒါပေမဲ့ အလွန်တိကျတဲ့နည်းလမ်းနဲ့သုံးရင်

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

ရောင်ခြည်ရဲ့အရှိန်အဟုန်က ရွေ့နေတဲ့ အက်တမ်တွေကိုရပ်တန့်စေပြီး အေးခဲသွားစေပါတယ်

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

ဒီလိုဖြစ်စဉ်က magneto-optical trap လို့ခေါ်တဲ့စက်ပစ္စည်းမှာဖြစ်တာပါ

Atoms are injected into a vacuum chamber,

အက်တမ်တွေကို လေဟာနယ်အကန့်ထဲထည့်သွင်းလိုက်ပြီး

and a magnetic field draws them towards the center.

သံလိုက်စက်ကွင်းက သူတို့ကို အလယ်သို့ဆွဲခေါ်သွားပါတယ်

A laser beam aimed at the middle of the chamber

လေဆာရောင်ခြည်က လေဟာနယ် အကန့်ရဲ့အလယ်ကို ဦးတည်ပြီး

is tuned to just the right frequency

မှန်ကန်တဲ့ကြိမ်နှုန်းကို ပြောင်းပါတယ်

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

အဲဒါက အက်တမ်ကိုအလယ်ကိုစုပြီး လေဆာရဲ့ ဖိုတွန်ကိုစုပ်ယူစေကာနှေးစေပါတယ်

The slow down effect comes from the transfer of momentum

နှေးကွေးစေတဲ့သက်ရောက်မှုက အက်တမ်နဲ့ ဖိုတွန်ကြား

between the atom and the photon.

အရှိန်အဟုန်ကူးပြောင်းမှုကနေ ဖြစ်လာတာပါ

A total of six beams, in a perpendicular arrangement,

ထောင့်မှန်ကျပုံစံနဲ့ ရောင်ခြည် ၆ ခုက

ensure that atoms traveling in all directions will be intercepted.

ရွေ့လျားနေတဲ့အက်တမ်တွေရဲ့ ဦးတည်ချက်တွေကို စုစည်းစေပါတယ်

At the center, where the beams intersect,

ရောင်ခြည်တွေ ဆုံတဲ့ အလယ်မှတ်မှာတော့

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

အက်တမ်တွေဟာ သုတေသီတွေ ဖန်တီးတဲ့“optical molasses” လို့ခေါ်တဲ့

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

အရည်ပြစ်ပြစ်ထဲမှာ ကပ်ငြိနေသလိုမျိုး နှေးနှေးလေးရွေ့လျားပါတယ်

A magneto-optical trap like this

magneto-optical trap စက်လိုမျိုး

can cool atoms down to just a few microkelvins —

အက်တမ်တွေကို -၂၇၃ ဒီဂရီ ဆဲစီးရပ် လောက်နဲ့

about -273 degrees Celsius.

အက်တမ်တွေကိုအေးခဲနိုင်စေပါတယ်

This technique was developed in the 1980s,

ဒီနည်းပညာက ၁၉၈၀ မှာ ဖွံဖြိုးတိုးတက်လာပြီးတော့

and the scientists who'd contributed to it

အသုံးပြုပျံ့နှံ့စေတဲ့ သိပ္ပံပညာရှင်တွေက

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

၁၉၉၇ မှာ ရှာဖွေတွေ့ရှိမှုအတွက် ရူပဗေဒပညာမှာ နိုဘယ်ဆု ရရှိခဲ့ပါတယ်

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

အဲဒီကတည်းက အေးခဲစေတဲ့လေဆာကပိုနိမ့်တဲ့ အပူချိန်ကိုရောက်နိုင်တဲ့ထိ တိုးတက်ခဲ့ပါတယ်

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

အက်တမ်တွေကို ဘာဖြစ်လို့ ဒီလောက်ထိ အေးခဲစေချင်ရတာလဲ

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

ပထမတစ်ချက်က အေးခဲတဲ့အက်တမ်တွေက အရမ်းတော်တဲ့ ထောက်လှမ်းရေးတွေဖြစ်နိုင်တယ်

With so little energy,

သူ့ရဲ့စွမ်းအင်းသေးသေးလေးက

they’re incredibly sensitive to fluctuations in the environment.

ပတ်ဝန်းကျင်ရဲ့ အတက်အကျပြောင်းလဲမှုကို အံအားသင့်လောက်အောင် အာရုံခံနိုင်တယ်

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

ဒါကြောင့် သူတို့ကို မြေအောက်ရေနံ သတ္တုတူးဖော်ရေး စက်ပစ္စည်းတွေမှာသုံးတယ်

and they also make highly accurate atomic clocks,

ပြီးတော့ ကမ္ဘာ့တည်နေရာရှာဖွေရေး ဂြိုလ်တုတွေမှာသုံးတဲ့

like the ones used in global positioning satellites.

အလွန်တိကျတဲ့ အက်တမ်နာရီတွေ ကိုလည်းပြုလုပ်နိုင်တယ်

Secondly, cold atoms hold enormous potential

ဒုတိယအချက်က အေးခဲနေတဲ့အက်တမ်တွေဟာ ရူပဗေဒနယ်ပယ်ရဲ့ ပြဿနာတွေအတွက်

for probing the frontiers of physics.

ဖြေရှင်းနိုင်စွမ်း အများကြီးပိုင်ဆိုင်ထားတယ်

Their extreme sensitivity makes them candidates

ဒါတွေရဲ့ အာရုံခံလွန်ကဲမှုကအနာဂတ်မှာ အာကာသအခြေစိုက်

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

ရှာဖွေသူတွေ ဆွဲငင်အားလှိုင်းတွေ ရှာဖို့အစိတ်အပိုင်းတခုဖြစ်လာစေပါမယ်

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

အက်တမ်ထဲက အလွန်သေးတဲ့စွမ်းအင် ပြောင်းလဲမှုတွေကိုတိုင်းတာဖို့

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

အက်တမ်နဲ့ ဒါထက်သေးတဲ့အမှုန်တွေရဲ့ ဖြစ်စဉ်ကိုလေ့လာဖို့လည်းအသုံးဝင်ပါတယ်

Those are drowned out at normal temperatures,

အက်တမ်တွေက သာမန် အပူချိန်မှာလည်းလှုပ်ရှားပြီး

when atoms speed around at hundreds of meters per second.

တစ်စက္ကန့်မှာ မီတာ ၁၀၀ ပတ်လည် အမြန်နှုန်းနဲ့သွားပါတယ်

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

အေးခဲစေတဲ့လေဆာက အက်တမ်တွေကို တစ်စက္ကန့်မှာ စင်တီမီတာအနည်းငယ်ပဲရွေ့လျားစေနိုင်ပြီး

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

အဲဒါက အက်တမ်ရဲ့ကွမ်တန်သက်ရောက်မှုကို သိသာစေဖို့ လုံလောက်တဲ့ရွေ့လျားမှုပါ

Ultracold atoms have already allowed scientists to study phenomena

Ultracold အက်တမ်တွေက သိပ္ပံပညာရှင်တွေကို Bose-Einstein ငွေ့ရည်ဖွဲ့ခြင်း

like Bose-Einstein condensation,

ဖြစ်စဉ်တွေကို လေ့လာစေနိုင်ပါတယ်

in which atoms are cooled almost to absolute zero

ဒီဖြစ်စဉ်မှာ အက်တမ်တွေက ပကတိသုည နီးပါးအေးခဲသွားပြီး

and become a rare new state of matter.

ဒြပ်ရဲ့ထူးခြားတဲ့အခြေအနေ အသစ်တစ်ခုဖြစ်လာတာပါ

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

ဒါကြောင့် သုတေသီတွေဟာ ရူပဗေဒသဘောတရားကိုနားလည်နိုင်ဖို့

and unravel the mysteries of the universe,

စကြာဝဠာရဲ့ ရှုပ်ထွေးမှု ကိုဖြေရှင်းဖို့အတွက်

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

အရမ်းအေးတဲ့ အက်တမ်တွေရဲ့ အကူအညီနဲ့ဆက်လက်လုပ်ဆောင်ပါလိမ့်မယ်