Důvod ochlazení molekul na tak závratné teploty pomáhá vědcům pochopit fyziku, která se při takových extrémních teplotách vyskytuje, a co dělají atomy, když jsou velmi, velmi chladné. Vědcům se to podařilo tak, že odebrali teplo jednotlivým molekulám plynného draslíku sodného pomocí laseru. Bylo to vůbec poprvé, kdy se podařilo takto zchladit cokoli chemicky vázaného. Teplota klesla až na 500 nanokelvinů. To je pouze 500 miliardtin stupně nad absolutní nulou. Absolutní nula je místo, kde nemůže být nic chladnějšího a v látce nezůstává absolutně žádné teplo (to je -459,67 stupně Fahrenheita neboli -273,15 stupně Celsia). Chladněji než na absolutní nulu se dostat nelze.
Zatímco tým z MIT použil k ochlazení molekul lasery, k jejich spojení musel použít magnetické pole. Sodík a draslík při běžných teplotách nevytvářejí molekulární vazbu, protože jsou oba kladně nabité, takže jejich spojení pomocí magnetického pole za chladných podmínek jim umožnilo spatřit novou, složitou molekulu, která by sama o sobě nikdy nevznikla. Výsledkem byla molekula, která trvala pouhých 2,5 sekundy, ale ve světě fyziky je to obrovská doba.
Důvodem všeho je ochlazení molekul, které vědcům umožňuje vidět, jaké kvantové mechaniky jsou ve hře, které by za normálních teplot a podmínek nikdy nebyly vidět. Představte si to jako stisknutí pauzy ve filmu, abyste mohli prozkoumat scénu. Můžete si všimnout a objevit nejrůznější věci, které by při normální rychlosti proletěly kolem vás. Vědci zde dělají v podstatě totéž. Získávají pozastavený obraz mechaniky molekuly s možností objevit nějakou novou, exotickou formu hmoty.
Kapalný dusík
Další fakta o opravdu studených věcech
Pokud je helium ochlazeno na úroveň 4 kelvinů (-452,2 stupňů Celsia), nabývá kapalné podoby a při dalším ochlazení na 2,17 kelvinu (opravdu studené) se chová jako supratekuté. Supertekutina je hmota, která se chová jako kapalina s nulovou viskozitou. V této zvláštní formě se kapalné helium může zdánlivě samo pohybovat a vzdorovat gravitačním silám a povrchovému napětí. Kapalné helium se používá v supravodivých magnetech, například v přístrojích magnetické rezonance, při výrobě křemíkových destiček, při obloukovém svařování a v kryogenice. Spojené státy produkují 75 % světových zásob helia a 30 % z nich se nachází v americké Federální zásobárně helia poblíž Amarilla v Texasu. Panhandle v Texasu je hlavním místem produkce helia v USA a na světě a vzniká jako vedlejší produkt těžby zemního plynu.
Kapalný kyslík je také extrémně studený, i když se neblíží úrovni kapalného helia. Jeho bod mrazu je 54,36 Kelvina (-361,82 stupně Farenheita) a způsobuje, že vše, čeho se dotkne, je velmi křehké. Je také silným okysličovadlem, což znamená, že organický materiál v kapalném kyslíku rychle shoří. Kapalný kyslík se hojně používá v kosmickém programu jako pohonná hmota a také ve zdravotnictví.
Třetí v pořadí je kapalný dusík, který má teplotu varu 77 kelvinů (-195,79 stupně Farenheita). Všichni jsme pravděpodobně viděli kapalný dusík v akci (vzpomeňte si na banán v kapalném dusíku a na to, jak ho vytahují a jsou schopni ho rozbít na kousky). Pomalé vaření kapalného dusíku mu umožňuje udržet si velmi nízkou teplotu. Kapalný dusík se používá v mnoha aplikacích, například jako chladivo, v kryoterapii pro lékařské účely, v protipožárních systémech a samozřejmě v kryogenice.
Pro představu, nejchladnější místo, které kdy bylo na Zemi zaznamenáno, se odehrálo 21. července 1983 na stanici Vostok v Antarktidě. Teplota zde byla -128,6 stupně Fahrenheita (184 kelvinů). Družice na dálku zaznamenaly nad Antarktidou i další o něco nižší teploty, ale předpokládá se, že se nacházejí pod ledem. Jak vidíte, je to zatraceně studené, ale díky bohu ani zdaleka nejchladnější látka, jaká kdy byla vytvořena.
Další příběh o chladu, který by se vám mohl líbit:
Může horká voda zmrznout rychleji než studená? Ano, může