غزال زیاری: با شروع فصل سرما، خیلی ها ممکن است به این فکر بیفتند که دما تا چه اندازه ممکن است سرد شود و شاید حتی این سوال برایشان پیش بیاید که سردترین نقطه کره زمین کجاست؟ شاید به طور ضمنی بتوان حدس زد، اما اگر قصد دارید تا دقیقا جواب سوالتان را بگیرید، این مقاله مخصوص شماست؛
در روز ۲۳ ژوئن سال ۱۹۸۳ میلادی و در فصل تابستان، دمای هوا در ایستگاه وُستوک روسیه که یک بیابان متروک یخی است به حدود ۸۹.۲- درجهٔ سانتیگراد رسید که دمایی به مراتب پایینتر از میانگین همین منطقه بود؛ اما بعدها مشخص شد که در بخشهای دورافتادهٔ فلات شرق قطب جنوب، نقاطی حتی سردتر از این هم وجود دارد.
پژوهشگران مرکز ملی دادههای برف و یخ در دانشگاه کلرادو بولدر، با بررسی دادههای ماهوارهای بین سالهای ۲۰۰۴ تا ۲۰۱۶ به این نتیجه رسیدند که بخشهایی از شرق قطب جنوب، در نقاطی با ارتفاعی بالاتر از وُستوک، در شب قطبی (در فصل زمستان که خورشید ماهها طلوع نمیکند)، دماهایی حدود ۹۸- درجهٔ سانتیگراد را ثبت کردهاند.
این دماهای غیرقابل تصور در بلندترین بخشهای ورقه یخی و در ارتفاع ۳۸۰۰ تا ۴۰۵۰ متر بالاتر از سطح دریا اندازهگیری شدهاند. پژوهشگران در عین حال به این نکته اشاره کردند که این شرایط فوقالعاده سرد، بیشتر زمانی رخ میدهد که گرداب قطبی جنوب، یعنی تودهای چرخان از بادهای قدرتمند که اطراف قاره میچرخد و هوای سرد را مثل یک دیوار نامرئی درون خود به دام میاندازد، قویتر باشند.
ثبت دماهای پائین تر به صورت آزمایشگاهی
البته این شرایط به صورت طبیعی رخ میدهند و این کمترین دمای ثبت شده در طبیعت است؛ اما دانشمندان در آزمایشگاه توانستهاند تا دماهایی به مراتب پایینتر از این را نیز بهطور مصنوعی ایجاد کنند.
صفر مطلق (برابر با ۲۷۳.۱۵- درجهٔ سانتیگراد، ۰ درجه کلوین یا ۴۵۹.۶۷- درجهٔ فارنهایت)، حد بنیادی و نهایی پایینترین دمای ممکن است. طبق قانون سوم ترمودینامیک، رسیدن به این نقطه غیرممکن است؛ اما دانشمندان همیشه در تلاشند تا هرچه بیشتر به آن نزدیک شوند.
در سال ۲۰۲۱، گروهی از دانشمندان آلمانی رکورد سردترین دمای ثبتشدهٔ تاریخ را شکستند و یک گاز را تا ۳۸ پیکوکلوین یعنی تا فاصله ناچیزی تا صفر مطلق سرد کردند و این کار را با رها کردنِ مادهٔ کوانتومی در یک برج سقوط عظیم انجام دادند.
برای انجام این کار حدود ۱۰۰ هزار اتم روبیدیوم در یک تلهٔ مغناطیسی در بالای برج ۱۱۰ متری قرار گرفت. عملکرد این تله مثل یک لنز موج-مادی بود و اتمها را آنقدر فشرده کرد که به یک چگالش بوز–اینشتین (BEC) تبدیل شدند؛ حالت عجیبی که در آن هزاران اتم مثل یک موج-ذرهٔ واحد رفتار میکنند.
بعد از آن اتمها رها شدند. با خاموش شدن تله، چگالش هنگام سقوط آزاد منبسط و سرد و سردتر شد. محققان با استفاده از ابزارهای دقیق، این ابر کوانتومی فوق سرد را در مسیر سقوط دو ثانیهایاش دنبال کرده و کوچکترین لرزشهایش را ثبت نمودند.
البته این دماها ازنظر انسانی سرد به نظر نمیرسند؛ بلکه در چند ده پیکوکلوین، اتمها تقریباً هیچ حرکتی ندارند و قوانین معمول ماده جای خود را به دنیای شگفتانگیز فیزیک کوانتومی میدهد.
منبع: iflscience
