رصد وتسجيل العلماء لدرجات حرارة أقل من الصفر المُطلق

__ رصد وتسجيل العلماء لدرجات حرارة أقل من الصفر المُطلق
- لقد أحرز العلماء إنجاز رائع, كان يُعتقد بأنّه مستحيل تحقيقه, وهو الوصول لدرجات حرارة مطلقة سالبة.

- باستخدام مجال مغناطيسى معكوس على شبكة ليزريّة مُتّزنة من ذرات البوتاسيوم مُبرّدة لدرجة فائقة, استطاع الفيزيائيّون فى جامعة لودفيغ ماكسيميليان ومعهد ماكس بلانك للبصريّات الكميّة فى ألمانيا تسجيل ورصد درجات حرارة “جزء من بليون جزء من الكيلفن ” أقل من الصفر المطلق.

- يتم تعيين درجة الحرارة عن طريق حركة الذّرّات داخل مادّة معيّنة. وكلّما كانت المادّة أبرد, كلّما قلّت سرعة تحرّك الذّرات فيها. عند درجة الصّفر المطلق (صفر كلفن أو -273 درجة مئويّة ) فإن الذّرات تتوقف عن الحركة كلّياً, ممّا يجعل من المستحيل فيزيائيّاً الوصول لهذه الحالة.

- قام فريق البحث فى ميونخ بكسر هذا الحاجز بذكاء عن طريق تبريد حوالى 100.000 ذرّة من غاز البوتاسيوم داخل فراغ ذو درجة حرارة (بضع نانو درجات كلفن) فوق الصّفر المطلق مع مجال مغناطيسى حول هذه البيئة. ومن ثم القيام بعكس هذا المجال المغناطيسى.

- يقول الفيزيائي أولريش شنايدر, أحد قادة المشروع, ” بتغيير ولف المجال تحوّلت الذّرات فجأة من حالة استقرار قصوى وأقل طاقة الى حالة طاقة عالية جدّاً, قبل أن تتمكّن من التّعامل والاستجابة. هذا أشبه بالسّير فى وادى ثم العثور على نفسك فجأة فوق قمّة جبل.”

- فى درجات الحرارة العاديّة, تميل الذّرات للوجود فى حالة طاقة منخفضة, أمّا عند الدرجات العالية جدّاً يمكنها التّواجد فى أى حالة من مستويات الطّاقة الممكنة. وحديثاّ فى درجات الحرارة السّالبة, يمكن للذّرات التّواجد فى حالة طاقة عالية, ممّا يمكن أن يفتح الباب لأنواع جديدة من المادّة.

- الى حد ما, يمكن وجود طريقة أخرى للنّظر لهذه الدّرجات السّالبة الجديدة بأن نعتبرها أكثر حرارة من المالا نهاية. يوضّح شنايدر ” الغاز ليس أبرد من الصفر كلفن, ولكنّه أسخن. إنّها حتّى أسخن من حالته عند أى درجة حرارة عاديّة. مقياس درجة الحرارة ببساطة لا ينتهى عند المالا نهاية, ولكنّه بدلاً من ذلك يقفز الى الدّرجات السّالبة.”

- وفى مقابلة حصرية مع جريدة Science recorder , أوجز شنايدر بعض الآثار النّظرية المحتملة لهذا الاكتشاف الجديد.

- يقول شنايدر ” هذا ما زال غير معروفاً حتى الآن ويتبقّى أن نرى ذلك. يُمكن أن نُظهر أن النظام يكون متّزن على الرّغم من اتّصال الذّرات ببعضها البعض بقوّة. وهذا يعنى أن النّظام يريد الانهيار ولكنّه لا يستطيع بسبب درجة الحرارة السّالبة.”.

- ويكمل شنايدر “ان الكون ككل لا ينهار بتأثيرالجاذبية ولكن يتسارع تمدّده. و ذرّاتنا بالاضافة للطاقة المظلمة يمكن وصفهم كضغط سالب.”. وكلن سواء كان هذا محض مصادفة أم لا فهو يمكن ملاحظته ورؤيته.

- وفيما يتعلّق بالتّطبيقات العمليّة لهذا الاكتشاف الى حد وجود محرّك افتراضى ذو كفاءة أكبر من 100%, قال شنايدر,” لا يمكننا توقّع أى مواد أو آلات حقيقة مبنيّة على أساس هذا الاكتشاف.”

- ويتابع قائلاً,” درجات الحرارة السّالبة تتطلّب حد أعلى للطّاقة. هذا الحد ليس خارجياً بمعنى أنّه لا يوجد طاقة كافية, ولكنّه حد داخى حيث لا تستطيع المادّة امتصاص كمية أكبر من طاقتها القصوى حتى إن وُجدت كمية عديدة من أكبر من المطلوبة. هذا الشّرط يحد كثيراً من تطبيقات هذا الاكتشاف. فى الواقع هذه الفكرة قديمة فى الواقع, ولكنّها نادراً ما نوقشت بسبب الاعتقاد باستحالتها.”

- بعد ذلك وصف شنايدر الخطوات القادمة لفريقه لتوسيع آفاق اكتشافهم,” سوف نستمر فى استكشاف نظم هذه الدّرجات السّالبة ونحاول استخدامها لتعزيز نظم محاكاة دنيا الكم.وبمجرّد أن يبدأ الباحثون فى التّفكير فى إمكانيّات جديدة, فستبدأ تطبيقات جديدة لها فى الظّهور.”

- ومن تطوير وظهور أنواع جديدة للمادّة وحتى استكشاف تمدّد الكون, فالتطبيقات الجديدة لهذا الاكتشاف سوف تستحق بالتأكيد القاء الضّوء عليها ومتابعتها.

——————————————————————–

__ترجمة: #عمرو_باهى

__ إعداد: #ÌŁƔӑζ
فيزياء لكل الأجيال

__المصدر: http://www.sciencerecorder.com/news/exclusive-scientists-reach-temperatures-below-absolute-zero-universe-expansion-theory-questioned/