Az Ausztrália partjainál húzódó Nagy-korallzátony 2000 km hosszú és 34,4 millió hektáron terül el. A hatalmas méretű korallzátonyt az űrből is látni lehet.
2023. július 30., vasárnap
2023. július 20., csütörtök
A Földön mérhető a legnagyobb hideg
Ha az univerzum legjeiről van szó, jó eséllyel nem a Földön keressük a rekordereket, hiszen a mi kis bolygónk szinte minden létező szempontól eltörpül az emberi ésszel felfoghatatlan nagyságrendekkel leírható világmindenség mellett. Mégis, ha az univerzum leghidegebb pontját keressük, a csillagos égbolt helyett inkább Massachusetts irányába érdemes nézelődni.
Az igazsághoz azért hozzátartozik két dolog:
Az egyik, hogy mint minden ilyen rekordnál, ezúttal is hozzá kell gondolni, hogy eddigi ismereteink szerint, hiszen egy-egy újabb felfedezés bármikor felülírhatja az aktuálisan elfogadott rangsort.
A másik, hogy a földi rekord kicsit csalás, mert nem egy természetes jelenség megfigyeléséről, hanem mesterségesen előállított eredményről van szó.
Mindez azonban nem változtat a tényen, hogy jelenlegi tudásunk szerint a Földön mérhető az univerzum legnagyobb hidege.
A legnagyobb hidegek viszonyítási pontja az abszolút nulla fok, amely a gyakorlatban elérhetetlen, csak megközelíteni lehet. Ez az az elméleti hőmérséklet, amelyen a részecskék klasszikus mozgása megszűnik, és már csak kvantummechanikai folyamatok mennek végbe. Az abszolút nulla fok Celsiusban kifejezve -273,15, a Kelvin-skálának pedig ez a nulladik foka. Mivel az újabb és újabb tudományos hidegrekordokat kelvinben szokás megadni, ezek úgy néznek ki, hogy egy törtben egyre több nulla után jön egy szám.
A rend kedvéért kezdjük azzal, melyik a világ leghidegebb természetes helye. Ez a Bumeráng-köd nevű planetáris köd, amely tőlünk ötezer fényévre, a Kentaur csillagképben található, és a haldokló központi csillagából kilökődő gázok alkotják. 1995-ben állapították meg a chilei SEST távcső segítségével, hogy a hőmérséklete mindössze 1 kelvin (-272 Celsius-fok) körüli. Ezzel ez az egyetlen ismert természetes objektum, amely még az ősrobbanásból hátramaradt, 2,76 kelvines kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásnál is hidegebb.
Ha a kicsit szűkebb környékünkön nézünk körül, a Naprendszerben eddig mért legalacsonyabb természetes hőmérsékletet a Hold produkálta: ott 2009-ben mértek -240 Celsius-fokot, azaz nagyjából 33 kelvint.
A Bumeráng-köd – és pláne a Hold – azonban szinte kellemesen langyosnak tűnhet az MIT kutatói által előállított hideghez képest: a Massachusettsi Műszaki Egyetem csapatának 2003-ban 500 pikokelvinre (0,0000000005 kelvinre) sikerült lehűtenie mágneses csapdába ejtett nátriumgázokat.
A kísérlet egyik vezetője az a német-amerikai Wolfgang Ketterle volt, aki 1995-ben két társával elsőként hozott létre Bose–Einstein-kondenzációt, egy addig csak elméletben ismert halmazállapotot, amelyben az addig egymástól függetlenül mozgó részecskék viselkedése az extrém alacsony hőmérsékleten összehangolódik, és megkülönböztethetetlenné válnak egymástól, mintha egyetlen nagy szuperatomot alkotnának. Ketterle és társai 2001-ben fizikai Nobel-díjat kaptak a felfedezésért, amely azóta is az extrém alacsony hőmérsékletű fizikai kísérletek egyik sarokköve.
Valójában még a 2003-asnál is sikerült hidegebbet előállítani, ráadásul még korábban is, mint az MIT-seknek: a finnországi Aalto Egyetem kutatói 1999-ben 100 pikokelvines (0,0000000001 kelvines) hőmérsékletet tudtak elérni egy kétgrammos ródiumdarabban. Az ő eredményük azonban annyiban kakukktojás, hogy nem általában az atomok hőmérsékletét vizsgálták, hanem csak egy kvantummechanikai tulajdonságukkal, a spinnel foglalkoztak. Ezért a hivatalos rekordnak inkább az MIT eredménye tekinthető.
Bár a ma is érvényes rekord egyelőre nincs veszélyben, a kutatók rendíthetetlenül araszolnak tovább az abszolút nulla fok felé. Az elmúlt néhány évben a terület legfontosabb fejleménye a NASA Cold Atom Laboratory (CAL) nevű kísérlete, amellyel az űrben folytatódnak az extrém alacsony hőmérsékletű kutatások.
A CAL-t 2018 májusában indították útnak a Nemzetközi Űrállomásra, és neki köszönhetően már az űrben sem a Bumeráng-köd a leghidegebb objektum: 2018 júliusában a kísérleteket végző asztronauták először hoztak létre Bose–Einstein-kondenzációt az űrben, amivel sikerült rubídiumatomokat 100 nanokelvinre (0,0000001 kelvinre) hűteniük. Ez még csak az űrben rekord, de a projekt irányítóinak reményei szerint mikrogravitációs környezetben akár egy pikokelvinig is le lehet majd menni.
Mindez persze nem önmagáért való rekorddöntögetés, hanem fontos felfedezéseket ígérő tudományos kísérlet: a kutatók azt remélik, hogy minél inkább sikerül lehűteniük az anyagot, annál pőrébb valójukban figyelhetik meg azokat a kvantummechanikai jelenségeket, amelyeknek a működéséről még ma is igen keveset tudunk. Ez pedig a tudomány előrevitele mellett a gyakorlatban alkalmazható új technológiákhoz, például jobb atomórákhoz és pontosabb gravitációs szenzorokhoz is vezethet.
2023. július 10., hétfő
Ami tízezerszer gyorsabb a fénynél
A fény sebességénél több mint négy nagyságrenddel gyorsabban végbemehet az az esemény, ami az összefonódott kvantumrészecskék között történik – állítják kínai fizikusok, akik megpróbáltak ezzel kapcsolatban méréseket végezni. Bár sem a műszerek, sem pedig a módszer nem teszi lehetővé a pontos mérést, de a kutatók az eredmények alapján arra következtettek, hogy az interakció sebessége a 3 billió méter per másodperces tartományban van.
A fénysebességnél gyorsabb kommunikációt Einsten "különös hatás a távolban" néven emlegette. Ez tulajdonképpen azt a jelenséget írja le, amikor az összefonódott kvantumrészecskék látszólag azonnal interakcióba lépnek egymással, bármilyen távolság is legyen közöttük, és ezzel meghaladják a fénysebességet. A kvantummechanika aktuális ismeretei alapján lehetetlen adatot közvetíteni a kvantum-összefonódás segítségével, azaz nem kerül veszélybe a relativitás-elmélet. Mostanában azonban sokan foglalkoznak ezzel a témával, és néhány fizikus úgy hiszi, a részecskék ügyes manipulációjával mégiscsak lehetséges a fénynél gyorsabban kommunikálni.
Hogy elvégezzék a méréseket, a fizikusok fogtak néhány fotont, és az összefonódott párok két felét eljuttatták két másik helyszínre, amelyek 15,3 kilométerre voltak egymástól. Megfigyelték a pár egyik felét, és megmérték, hogy a másik fél várhatóan mikor veszi fel ugyanazt az állapotot. Ezt a folyamatot 12 órán át ismételték, hogy elegendő adat álljon a rendelkezésükre a tapasztalatok összegzéséhez.
A fizikusok azt állítják, sikerült kiküszöbölniük azokat a módszertani hibákat, amelyek korábban megakadályozták a különös hatás sebességének mérését, tehát a 3 billió méter per másodperces eredmény „pontos”. Ezzel kapcsolatban persze óvatosnak kell lenni, mert egyszer már előfordult, hogy egy hibás kábel miatt érzékelték a fénysebességnél gyorsabbnak a neutrínók haladását. A kutatók azt is hozzátették, hogy legalább 3 billió méter per másodperc a sebesség, mert a fizikusok nem zárják ki annak a lehetőségét, hogy a hatás valójában azonnali, tehát nincs sebessége. Ezt azonban nem tudják kimutatni.
Ugyanakkor az is tény, hogy mostanában sok izgalmas kísérlet folyik a kvantummechanika világában. Makroszkópikus objektumok közt adatokat teleportálnak, sőt, fotonokat már 97 kilométerre tudtak teleportálni, és állítólag már úgy is meg tudják vizsgálni a kvantumrészecskéket, hogy nem pusztítják el azokat. Bár az adatközlést intéző hardverek sebessége még sehol sincs a fénysebességhez képest, úgy látszik, hogy egyre közelebb kerülünk ahhoz, hogy létrejöjjön a kvantuminternet, ami természetesen akkor lenne igazán izgalmas, ha valóban a fénynél gyorsabban lehetne rajta kommunikálni.