यूनिवर्स में सबसे ठंडा स्थान

ब्रह्मांड में सबसे ठंडा स्थान कहां है? चंद्रमा पर नहीं, जहां तापमान केवल 378 फ़ारेनहाइट तक गिरता है। यहां तक ​​कि सबसे गहरे बाहरी स्थान पर भी नहीं, जिसकी अनुमानित पृष्ठभूमि का तापमान शून्य से 455 ° F है। जहां तक ​​वैज्ञानिक बता सकते हैं, अभी तक प्राप्त सबसे कम तापमान हाल ही में पृथ्वी पर यहीं देखे गए थे।

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रिकॉर्ड तोड़ चढ़ाव अल्ट्राकोल्ड फिजिक्स के नवीनतम करतबों में से थे, तापमान पर पदार्थ के अध्ययन का अध्ययन किया गया है, ताकि मन-ही-मन यह बात कही जाए कि परमाणु और यहां तक ​​कि प्रकाश भी अत्यधिक असामान्य तरीके से व्यवहार करते हैं। कुछ तत्वों में विद्युत प्रतिरोध शून्य से 440 ° F के आसपास गायब हो जाता है, सुपरकंडक्टिविटी नामक एक घटना। कम तापमान पर भी, कुछ द्रवीभूत गैसें "सुपरफ्लुइड्स" बन जाती हैं, जो किसी भी अन्य प्रकार के तरल को धारण करने के लिए दीवारों के माध्यम से ठोस होने में सक्षम होती हैं; वे गुरुत्वाकर्षण को भी धता बताते हैं क्योंकि वे अपने कंटेनरों से ऊपर, बाहर रेंगते हैं।

भौतिकविदों ने स्वीकार किया कि वे कभी भी ठंडे बोधगम्य तापमान तक नहीं पहुंच सकते हैं, जिसे शून्य और लंबे समय से पहले शून्य से 459.67 ° F की गणना के रूप में जाना जाता है। भौतिकविदों के लिए, तापमान इस बात का माप है कि परमाणु कितनी तेजी से आगे बढ़ रहे हैं, उनकी ऊर्जा का एक प्रतिबिंब है- और पूर्ण शून्य वह बिंदु है जिस पर किसी पदार्थ से निकाले जाने के लिए बिल्कुल कोई ऊष्मा ऊर्जा शेष नहीं है।

लेकिन कुछ भौतिक विज्ञानी उस सैद्धांतिक सीमा के जितना संभव हो सके उतने ही करीब आने पर आमादा हैं, और यह उन प्रतियोगिताओं के सबसे दुर्लभ दृष्टिकोण के बारे में एक बेहतर दृष्टिकोण प्राप्त करना था, जो मैंने कैंब्रिज के मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में वोल्फगैंग केटरल की प्रयोगशाला का दौरा किया था। यह वर्तमान में रिकॉर्ड रखता है-कम से कम गिनीज वर्ल्ड रिकॉर्ड्स 2008 के अनुसार-सबसे कम तापमान: पूर्ण शून्य से ऊपर एक डिग्री एफ का 810 ट्रिलियनथ। मैग्नेट द्वारा जगह-जगह फंसे सोडियम अणुओं के एक इंच के लगभग हजारवें हिस्से को केटरल और उनके सहयोगियों ने 2003 में एक बादल के साथ काम करते हुए पूरा किया।

मैं केटरल से पूछता हूं कि वे मुझे वह स्थान दिखाएं जहां वे रिकॉर्ड स्थापित करेंगे। हम अपने आप को लेजर बीम से अवरक्त प्रकाश से अंधे होने से बचाने के लिए काले चश्मे पर लगाते हैं जो धीमी गति से चलते हैं और जिससे तेजी से बढ़ते परमाणु कण शांत होते हैं। हम उसके सनी कार्यालय से एक अंधेरे कमरे में तारों, छोटे दर्पणों, वैक्यूम ट्यूबों, लेजर स्रोतों और उच्च-शक्ति वाले कंप्यूटर उपकरणों के एक परस्पर जंबल के साथ पार करते हैं। "ठीक है, " वह कहते हैं, उनकी आवाज़ उत्साह के साथ उठती है क्योंकि वह एक ब्लैक बॉक्स की ओर इशारा करते हैं जिसमें एक एल्यूमीनियम-पन्नी-लिपटे ट्यूब होता है जो उसमें अग्रणी होता है। "यह वह जगह है जहां हमने सबसे ठंडा तापमान बनाया है।"

बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (BEC) नामक पदार्थ के बिल्कुल नए रूप के अनुसरण से केटरल की उपलब्धि सामने आई। संघनन मानक गैसें, तरल पदार्थ या ठोस पदार्थ भी नहीं हैं। वे तब बनते हैं जब परमाणुओं का एक बादल - कभी-कभी लाखों या उससे अधिक होता है - सभी एक ही क्वांटम स्थिति में प्रवेश करते हैं और एक के रूप में व्यवहार करते हैं। अल्बर्ट आइंस्टीन और भारतीय भौतिक विज्ञानी सत्येंद्र बोस ने 1925 में भविष्यवाणी की थी कि वैज्ञानिक परमाणुओं के पूर्ण तापमान तक पहुंचने वाले तापमान के अधीन इस तरह के पदार्थ उत्पन्न कर सकते हैं। सत्तर साल बाद, केटेरेल, एमआईटी में काम कर रहे हैं, और लगभग एक साथ, कार्ल वाईमैन, बोल्डर में कोलोराडो विश्वविद्यालय में काम कर रहे हैं, और बोल्डर में नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड एंड टेक्नोलॉजी के एरिक कॉर्नेल ने पहला बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट बनाया। तीनों ने तुरंत नोबेल पुरस्कार जीता। केटरल की टीम BECs का उपयोग पदार्थ के बुनियादी गुणों का अध्ययन करने के लिए कर रही है, जैसे कि संपीड़ितता, और बेहतर कम तापमान वाली घटनाओं जैसे कि सुपरफ्लुएंटी को बेहतर ढंग से समझते हैं। अंत में, कई भौतिकविदों की तरह, केटरल ने इस मामले के नए रूपों की खोज करने की उम्मीद की, जो कमरे के तापमान पर सुपरकंडक्टर्स के रूप में कार्य कर सकते थे, जो क्रांतिकारी होगा कि मनुष्य ऊर्जा का उपयोग कैसे करते हैं। अधिकांश नोबेल पुरस्कार विजेताओं के लिए, सम्मान एक लंबा कैरियर है। लेकिन केटेरेल के लिए, जो 44 वर्ष के थे जब उन्हें सम्मानित किया गया था, BECs के निर्माण ने एक नया क्षेत्र खोल दिया कि वह और उनके सहयोगी दशकों तक तलाश करेंगे।

सबसे ठंडे स्थान के लिए एक और दावेदार हार्वर्ड में लेने वेस्टरगार्ड हाऊ की प्रयोगशाला में कैम्ब्रिज में है। उनका व्यक्तिगत सर्वश्रेष्ठ केटली के करीब पूर्ण शून्य से कुछ डिग्री एफ के ऊपर कुछ मिलियन है, जो कि वह भी बीईसी बनाते समय पहुंच गया था। "हम अब हर दिन बीईसी बनाते हैं, " वह कहती है जैसे हम उपकरणों से भरी प्रयोगशाला में एक सीढ़ी से नीचे जाते हैं। कमरे के केंद्र में एक बिलियर्ड्स-टेबल-आकार का मंच एक छोटे अंडाकार दर्पण और पेंसिल-सीसा-पतले लेजर बीम का निर्माण भूलभुलैया जैसा दिखता है। BECs का उपयोग करते हुए, हाऊ और उनके सहकर्मियों ने कुछ ऐसा किया है जो असंभव लग सकता है: उन्होंने एक आभासी गतिरोध के लिए प्रकाश को धीमा कर दिया है।

प्रकाश की गति, जैसा कि हम सभी ने सुना है, एक स्थिर है: एक वैक्यूम में 186, 171 मील प्रति सेकंड। लेकिन यह एक वैक्यूम के बाहर, वास्तविक दुनिया में अलग है; उदाहरण के लिए, प्रकाश न केवल झुकता है, बल्कि कांच या पानी से गुजरने पर भी कभी-कभी इतना धीमा हो जाता है। फिर भी, जब हू एक बीईसी में प्रकाश के लेजर बीम को चमकता है, तो इसकी तुलना में कुछ भी नहीं है: यह एक बेसबॉल को एक तकिया में चोट पहुंचाने जैसा है। "सबसे पहले, हम एक साइकिल की गति को कम कर दिया, " हौ कहते हैं। "अब यह एक क्रॉल पर है, और हम वास्तव में इसे रोक सकते हैं - प्रकाश को पूरी तरह से BEC के अंदर बोतलबंद रखें, इसे देखें, इसके साथ खेलें और फिर तैयार होने पर इसे जारी करें।"

वह इस तरह से प्रकाश में हेरफेर करने में सक्षम है क्योंकि घनत्व और बीईसी का तापमान प्रकाश की दालों को धीमा कर देता है। (उसने हाल ही में प्रयोगों को एक कदम आगे बढ़ाया, एक बीईसी में एक पल्स को रोककर, इसे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करके, इसे दूसरे बीईसी को स्थानांतरित कर दिया, फिर इसे जारी किया और इसे अपने रास्ते पर फिर से भेजा।) हौ प्रकृति का और अधिक पता लगाने के लिए बीईसी का उपयोग करता है। प्रकाश का उपयोग कैसे करें और "धीमी रोशनी" का उपयोग कैसे करें - यह है, BECs में फंसा हुआ प्रकाश - कंप्यूटर की प्रसंस्करण गति में सुधार करने और जानकारी संग्रहीत करने के नए तरीके प्रदान करने के लिए।

BECs का उपयोग करके सभी अल्ट्रकोल्ड अनुसंधान नहीं किया जाता है। उदाहरण के लिए, फ़िनलैंड में, भौतिक विज्ञानी जूहा तुओरीनेमि ने चुंबकीय रोधी परमाणुओं के कोर को जोड़-तोड़कर पूर्ण शून्य से ऊपर 180 डिग्री डिग्री फ़ारेनहाइट तापमान तक पहुँचाया। (गिनीज रिकॉर्ड के बावजूद, कई विशेषज्ञ केटोरेल से भी कम तापमान प्राप्त करने के साथ तुओरीनेमि का श्रेय देते हैं, लेकिन यह इस बात पर निर्भर करता है कि क्या आप परमाणु के समूह को माप रहे हैं, जैसे कि बीईसी, या परमाणु के केवल हिस्से, जैसे नाभिक।)

ऐसा लग सकता है कि पूर्ण शून्य प्राप्त करने के लिए लायक है, लेकिन केटरल का कहना है कि वह बेहतर जानता है। "हम कोशिश नहीं कर रहे हैं, " वह कहते हैं। "जहाँ हम अपने प्रयोगों के लिए पर्याप्त ठंडे हैं।" गर्मी के बारे में भौतिकविदों की समझ और थर्मोडायनामिक्स के नियमों के अनुसार, यह मुश्किल नहीं है - उल्लेख करने योग्य नहीं है। "सभी ऊर्जा, प्रत्येक अंतिम बिट को चूसना, और शून्य ऊर्जा और पूर्ण शून्य को प्राप्त करना - जो ब्रह्मांड की आयु को पूरा करने के लिए ले जाएगा।"

टॉम शख्तमैन, एब्सोल्यूट ज़ीरो एंड द कॉन्क्वेस्ट ऑफ़ कोल्ड के लेखक हैं, जो भविष्य के पीबीएस "नोवा" वृत्तचित्र के लिए आधार है।