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

Tłumaczenie: Gosia Duszka Korekta: Rysia Wand

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

Najzimniejszy materiał na świecie nie znajduje się na Antarktyce.

They’re not at the top of Mount Everest

Nie jest też na szczycie Everestu

or buried in a glacier.

ani w środku lodowca,

They’re in physics labs:

tylko w laboratoriach fizycznych.

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

To chmury gazów ułamki stopnia powyżej zera absolutnego.

That’s 395 million times colder than your refrigerator,

To 395 milionów razy zimniej od lodówki,

100 million times colder than liquid nitrogen,

100 milionów razy zimniej od ciekłego azotu,

and 4 million times colder than outer space.

i 4 miliony razy zimniej od kosmosu.

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

Tak niskie temperatury dają naukowcom wgląd w wewnętrzne działanie materii

and allow engineers to build incredibly sensitive instruments

i pozwalają inżynierom budować niesamowicie czułe narzędzia,

that tell us more about everything

które dostarczają nam danych,

from our exact position on the planet

od dokładnej lokalizacji planet

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

aż po to, co się dzieje w najdalszych zakątkach wszechświata.

How do we create such extreme temperatures?

Jak tworzy się tak niskie temperatury?

In short, by slowing down moving particles.

W skrócie - przez spowolnienie ruchu cząsteczek.

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

Gdy mówimy o temperaturze, tak naprawdę mamy na myśli ruch.

The atoms that make up solids,

Atomy, z których składają się ciała stałe,

liquids,

and gases

ciecze,

oraz gazy

are moving all the time.

cały czas są w ruchu.

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

Kiedy atomy poruszają się szybciej, odczuwamy to jako ciepło.

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

Kiedy poruszają się wolniej, odczuwamy to jako zimno.

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

By schłodzić gorący przedmiot lub gaz

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

umieszczamy go w chłodnym środowisku, na przykład w lodówce.

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

Część ruchu atomów gorącego przedmiotu przenosi się do otoczenia

and it cools down.

i dzięki temu się schładza.

But there’s a limit to this:

Ale istnieje pewna granica.

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

Nawet kosmos jest za ciepły, by stwarzać ultra niskie temperatury.

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

Naukowcy wymyślili więc sposób, by spowalniać atomy bezpośrednio

with a laser beam.

- za pomocą lasera.

Under most circumstances,

W większości wypadków

the energy in a laser beam heats things up.

energia lasera zwiększa temperaturę.

But used in a very precise way,

Ale użyta w szczególny sposób

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

wiązka lasera może zatrzymać ruch atomów, schładzając je.

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

Takie urządzenie nazywamy pułapką magneto-optyczną.

Atoms are injected into a vacuum chamber,

Atomy są umieszczane w komorze próżniowej,

and a magnetic field draws them towards the center.

a pole magnetyczne przyciąga je do środka.

A laser beam aimed at the middle of the chamber

Wiązka lasera wycelowana w środek komory

is tuned to just the right frequency

ma odpowiednią częstotliwość,

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

dzięki czemu atom pochłania jej foton i zwalnia.

The slow down effect comes from the transfer of momentum

Spowolnienie jest efektem przekazania pędu

between the atom and the photon.

między atomem a fotonem.

A total of six beams, in a perpendicular arrangement,

Sześć prostopadłych wiązek lasera zapewnia,

ensure that atoms traveling in all directions will be intercepted.

że wiązka napotka atom, niezależnie od kierunku ruchu.

At the center, where the beams intersect,

W środku, gdzie spotykają się wiązki,

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

atomy poruszają się powoli, jakby uwięzione w gęstej cieczy.

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

Nazywamy ten efekt "melasą optyczną".

A magneto-optical trap like this

Magneto-optyczna pułapka umie

can cool atoms down to just a few microkelvins —

schłodzić atomy do kilku mikrokelwinów,

about -273 degrees Celsius.

czyli około -273 stopni Celsjusza.

This technique was developed in the 1980s,

Technika została odkryta w latach 80. XX wieku,

and the scientists who'd contributed to it

a naukowcy, którzy przyczynili się do odkrycia,

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

otrzymali nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1997 roku.

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

Później schładzanie laserem udoskonalono, by osiągać jeszcze niższe temperatury.

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

Ale po co tak bardzo schładzać atomy?

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

Po pierwsze, zimne atomy są świetnymi wykrywaczami.

With so little energy,

Mając tak mało energii,

they’re incredibly sensitive to fluctuations in the environment.

są niesamowicie czułe na wahania w środowisku.

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

Używa się ich w urządzeniach wykrywających złoża oleju i minerałów.

and they also make highly accurate atomic clocks,

Można ich też użyć jako dokładnych zegarów atomowych,

like the ones used in global positioning satellites.

stosowanych w satelitach nawigacyjnych.

Secondly, cold atoms hold enormous potential

Po drugie, schłodzone atomy, mają ogromny potencjał

for probing the frontiers of physics.

w badaniu rubieży fizyki.

Their extreme sensitivity makes them candidates

Ich czułość sprawia, że nadają się

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

do wykrywania fal grawitacyjnych w kosmosie.

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

Są też przydatne w badaniu zjawisk atomowych i cząstek elementarnych,

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

wymagających mierzenia niewielkich wahań energii atomów,

Those are drowned out at normal temperatures,

niewykrywalnych w normalnej temperaturze,

when atoms speed around at hundreds of meters per second.

kiedy atomy mają prędkość setek metrów na sekundę.

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

Schładzanie laserem może spowolnić atomy do kilku centymetrów na sekundę,

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

wystarczająco, by zjawiska kwantowe były dobrze widoczne.

Ultracold atoms have already allowed scientists to study phenomena

Ultrazimne atomy pozwoliły naukowcom zbadać zjawiska

like Bose-Einstein condensation,

takie jak kondensat Bosego-Einsteina,

in which atoms are cooled almost to absolute zero

w którym atomy są schłodzone prawie do zera absolutnego

and become a rare new state of matter.

i przechodzą w rzadki nowy stan materii.

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

W poszukiwaniu zrozumienia praw fizyki

and unravel the mysteries of the universe,

i rozwiązania zagadki wszechświata

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

naukowcy skorzystają z pomocy bardzo zimnych atomów.