La raison du refroidissement des molécules à des températures aussi ahurissantes aide les scientifiques à comprendre la physique qui se produit à des températures aussi extrêmes, et ce que font les atomes lorsqu’ils deviennent très, très froids. Les scientifiques y sont parvenus en retirant la chaleur des molécules individuelles du gaz sodium-potassium à l’aide de lasers. C’était la première fois qu’un élément lié chimiquement était rendu aussi froid. La température est descendue jusqu’à 500 nanokelvins. C’est seulement 500 milliardièmes de degré au-dessus du zéro absolu. Le zéro absolu est le point où rien ne peut être plus froid et où il n’y a absolument plus de chaleur dans une substance (soit -459,67 degrés Fahrenheit ou -273,15 degrés Celsius). Il n’est pas possible de devenir plus froid que le zéro absolu.
Si l’équipe du MIT a utilisé des lasers pour refroidir les molécules, elle a dû utiliser un champ magnétique pour les réunir. Le sodium et le potassium ne forment pas de lien moléculaire à des températures normales puisqu’ils sont tous deux chargés positivement, donc les réunir en utilisant le champ magnétique dans les conditions de froid leur a permis de voir une nouvelle molécule complexe qui ne se formerait jamais d’elle-même. Le résultat était une molécule qui n’a duré que 2,5 secondes, mais dans le monde de la physique, c’est une quantité énorme de temps.
La raison de tout ce refroidissement des molécules permet aux scientifiques de voir quelle mécanique quantique est en jeu qui ne serait jamais vue sous des températures et des conditions normales. Pensez-y comme si vous mettiez en pause un film pour examiner la scène. Il y a toutes sortes de choses que vous pouvez repérer et découvrir et qui seraient passées inaperçues à des vitesses normales. Les scientifiques ici font essentiellement la même chose. Ils obtiennent une image pausée de la mécanique d’une molécule avec la possibilité de découvrir une nouvelle forme exotique de matière.
L’azote liquide
Plus de faits sur les choses vraiment froides
Lorsque l’hélium est refroidi à un niveau de 4 Kelvin (-452,2 degrés Farenheit), il prend une forme liquide et lorsqu’il est refroidi davantage à 2,17 Kelvin (vraiment froid), il se comporte comme un superfluide. Un superfluide est une matière qui se comporte comme un fluide dont la viscosité est nulle. Sous cette forme étrange, l’hélium liquide peut sembler s’autopropulser et défier les forces de gravité et de tension superficielle. L’hélium liquide est utilisé dans les aimants supraconducteurs tels que les appareils IRM, la production de plaquettes de silicium, la soudure à l’arc et la cryogénie. Les États-Unis produisent 75 % de l’hélium mondial, dont 30 % sont conservés dans la réserve fédérale d’hélium près d’Amarillo, au Texas. Le panhandle du Texas est le principal point de production d’hélium aux États-Unis et dans le monde et provient d’un sous-produit de la production de gaz naturel.
L’oxygène liquide est également extrêmement froid, bien qu’il ne soit pas proche des niveaux de l’hélium liquide. Son point de congélation est de 54,36 Kelvin (-361,82 degrés Farenheit) et fait que tout ce qu’il touche devient très cassant. C’est également un oxydant puissant, ce qui signifie que les matières organiques brûlent rapidement dans l’oxygène liquide. L’oxygène liquide est largement utilisé dans le programme spatial comme agent propulseur et également dans le domaine médical.
L’azote liquide arrive en troisième position, et bout à une température de 77 Kelvin (-195,79 degrés Farenheit). Nous avons probablement tous vu l’azote liquide en action (pensez à la banane dans l’azote liquide et au moment où ils la sortent et sont capables de la réduire en miettes). L’ébullition lente de l’azote liquide lui permet de conserver sa très basse température. L’azote liquide est utilisé dans de nombreuses applications, comme un réfrigérant, la cryothérapie pour des applications médicales, dans les systèmes de prévention des incendies, et bien sûr dans la cryogénie.
Pour mettre tout cela en perspective, le point le plus froid jamais rencontré sur Terre a eu lieu à la station Vostok en Antarctique le 21 juillet 1983. La température était de -128,6 degrés Fahrenheit (184 Kelvin). D’autres températures légèrement plus froides ont été détectées à distance par des satellites au-dessus de l’Antarctique, mais on pense qu’elles se trouvent sous la glace. Comme vous pouvez le constater, c’est sacrément froid, mais loin d’être la substance la plus froide jamais créée, Dieu merci.
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