Eksperymenty wykazały, że jony w pewnych sytuacjach nie stosują się do zasad termodynamiki

Kategorie: 

Źródło: Alex Dunning/University of California/Los Angeles
Z podstawowych praw termodynamiki wynika coś, co z łatwością możemy zaobserwować w naszym życiu codziennym. Gdy zalewamy kawę gorącą wodą i odstawiamy kubek, jej temperatura wkrótce spadnie i będzie wynosić tyle samo co otaczające ją powietrze. Jednak fizycy właśnie odkryli, że cząstki naładowane elektrycznie zwane jonami, w konkretnych warunkach, nie stosują się do tych praw.

 

Zespół badawczy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles schłodził jony przy pomocy techniki chłodzenia gazem buforowym. Pozwala to spowolnić ich ruchy, co ułatwia ich obserwację oraz kontrolę. Cząstki te zostały umieszczone w chmurze zimnych atomów gazu. Za każdym razem gdy jony kolidowały z atomami, przekazywały energię i dochodziło do ich ochłodzenia. Przypomina to zasadę z gorącą kawą i chłodniejszym otoczeniem.

 

Przygotowano próbkę jonów baru oraz próbkę atomów wapnia, które schłodzono laserem do temperatury jednej tysięcznej stopnia powyżej zera absolutnego. Jony zanurzono w chmurze zawierającej około 3 miliony atomów wapnia, a całość lewitowała dzięki polom elektrycznym, które oscylowały miliony razy na sekundę. Naukowcy pozwolili jonom i atomom kolidować ze sobą aż do osiągnięcia finalnej temperatury.

 

Wyniki tego eksperymentu są zaskakujące. Badacze zaobserwowali, że najniższa temperatura jonów nie była taka sama. Temperatura tych cząstek była zależna od dwóch czynników - liczby jonów oraz ich temperatury początkowej. Symulacje oraz obliczenia teoretyczne dodatkowo potwierdziły wyniki, które zdobyto na drodze przeprowadzanych doświadczeń.

 

Chłodzenie gazem buforowym jest stosowane w wielu dziedzinach, począwszy od kryminalistyki po produkcję antymaterii. Opisany wyżej eksperyment wykazał, że technika ta jest znacznie bardziej skomplikowana niż wydawało się wcześniej, a także nie pozwala osiągnąć spodziewanej równowagi temperatury. Wyniki najnowszych badań zmieniają dotychczasowe spojrzenie na procesy chłodzenia, wyjaśniają trudności które napotkano w poprzednich tego typu eksperymentach i mogą pozwolić na opracowanie jeszcze bardziej efektywnych technik tworzenia ultrazimnych próbek jonów.

 

Wiadomość pochodzi z portalu tylkonauka.pl

 

Ocena: 

5
Średnio: 5 (1 vote)
Opublikował: John Moll
Portret użytkownika John Moll

Redaktor współpracujący z portalem zmianynaziemi.pl niemal od samego początku jego istnienia. Specjalizuje się w wiadomościach naukowych oraz w problematyce Bliskiego Wschodu


Komentarze

Portret użytkownika jaa

jeżeli na dnie plastikowej

jeżeli na dnie plastikowej butelki, na przykład po coli, zostanie trochę tej coli, a butelkę mocno zakręcimy, to po jakimś czasie zauważymy, że butelka zostaje jakby ściśnięta od środka. Niby każdy to wie, ale o co tu chodzi? Wychodzi na to, że powietrze z butelki wchodzi w reakcję z resztkami napoju. To pewnie powoduje, że powstaje podciśnienie i ścianki butelki są przyciągane. Zjawisko niby znane, ale czy ktoś zastanawiał się jak można je wykorzystać?

Portret użytkownika zarek

Skoro jony były w polu

Skoro jony były w polu elektromagnetycznym (Zmiene pole elektryczne powoduje powstanie pola elektromagnetycznego), o częstotliwości 1MHz, to jak mogły ostudzić się jak była dostarczana im energia. Naukofcy.

Skomentuj