La ragione del raffreddamento delle molecole a temperature così strabilianti aiuta gli scienziati a capire la fisica che si verifica a temperature così estreme, e cosa fanno gli atomi quando diventano molto, molto freddi. Gli scienziati l’hanno fatto togliendo il calore alle singole molecole di gas di sodio e potassio usando il laser. Era la prima volta che qualcosa legato chimicamente era stato reso così freddo. La temperatura è scesa fino a 500 nanokelvin. Questo è solo 500 miliardesimi di grado sopra lo zero assoluto. Lo zero assoluto è il punto in cui nulla può essere più freddo, e non c’è assolutamente nessun calore rimasto in una sostanza (che è -459,67 gradi Fahrenheit, o -273,15 gradi Celsius). Non è possibile ottenere più freddo dello zero assoluto.
Mentre il team del MIT ha usato il laser per raffreddare le molecole, hanno dovuto usare un campo magnetico per riunirle. Il sodio e il potassio non formano un legame molecolare a temperature normali, dato che sono entrambi caricati positivamente, quindi riunirli usando il campo magnetico in condizioni di freddo ha permesso loro di vedere una nuova molecola complessa che non si sarebbe mai formata da sola. Il risultato è stato una molecola che è durata solo 2,5 secondi, ma nel mondo della fisica, è una quantità enorme di tempo.
Il motivo di tutto questo raffreddamento delle molecole permette agli scienziati di vedere quali meccaniche quantistiche sono in gioco che non sarebbero mai viste a temperature e condizioni normali. Pensate a questo come mettere in pausa un film per esaminare la scena. Ci sono tutti i tipi di cose che puoi individuare e scoprire che sarebbero volate via a velocità normali. Gli scienziati qui stanno facendo essenzialmente la stessa cosa. Stanno ottenendo un’immagine in pausa della meccanica di una molecola con la possibilità di scoprire qualche nuova forma esotica di materia.
Azoto liquido
Altri fatti sulle cose molto fredde
Quando l’elio viene raffreddato a un livello di 4 Kelvin (-452,2 gradi Farenheit) assume una forma liquida e quando viene raffreddato ulteriormente a 2,17 Kelvin (molto freddo) si comporta come un superfluido. Un superfluido è materia che si comporta come un fluido con viscosità zero. In questa strana forma, l’elio liquido può sembrare auto-propellersi e sfidare le forze di gravità e la tensione superficiale. L’elio liquido è usato nei magneti superconduttori come nelle macchine per la risonanza magnetica, nella produzione di wafer di silicio, nella saldatura ad arco e nella criogenia. Gli Stati Uniti producono il 75% dell’elio del mondo e il 30% di esso è conservato nella U.S. Federal Helium Reserve vicino ad Amarillo, Texas. Il panhandle del Texas è il primo punto di produzione di elio negli Stati Uniti e nel mondo e nasce come sottoprodotto della produzione di gas naturale.
Anche l’ossigeno liquido è estremamente freddo, anche se non vicino ai livelli dell’elio liquido. Il suo punto di congelamento è di 54,36 Kelvin (-361,82 gradi Farenheit) e fa sì che tutto ciò che tocca diventi molto fragile. È anche un forte ossidante, il che significa che il materiale organico brucia rapidamente nell’ossigeno liquido. L’ossigeno liquido è molto usato nel programma spaziale come propellente e anche in campo medico.
L’azoto liquido arriva terzo, e bolle a una temperatura di 77 Kelvin (-195,79 gradi Farenheit). Probabilmente tutti abbiamo visto l’azoto liquido in azione (pensate alla banana nell’azoto liquido e a quando la tirano fuori e riescono a farla a pezzi). La lenta ebollizione dell’azoto liquido gli permette di mantenere la sua temperatura molto bassa. L’azoto liquido è usato in molte applicazioni, come refrigerante, crioterapia per applicazioni mediche, nei sistemi di prevenzione degli incendi, e naturalmente nella criogenia.
Per mettere tutto questo in prospettiva, il punto più freddo mai incontrato sulla Terra ha avuto luogo alla Stazione Vostok in Antartide il 21 luglio 1983. La temperatura era di -128,6 gradi Fahrenheit (184 Kelvin). Altre temperature leggermente più fredde sono state rilevate a distanza dai satelliti sopra l’Antartide, ma si ritiene che queste siano sotto il ghiaccio. Come potete vedere questo è dannatamente freddo, ma da nessuna parte vicino alla sostanza più fredda mai creata, grazie al cielo.
Un’altra storia fredda che potrebbe piacervi:
L’acqua calda può congelare più velocemente di quella fredda? Sì che può