Фізикам вперше вдалося охолодити молекули до близьконульової температури

Дослідники із Франції та Америки створили нову методику випарного охолодження, за допомогою якої можна охолодити окремі молекули до температури, яка лише на 5 мілікельвінів перевищує значення абсолютного нуля.

Група фізиків під керівництвом Цзюна Йє (з університету штату Колорадо в місті Боулдер (США) змогла охолодити молекули до температури у декілька мілікельвінів, розробивши спеціальну пастку, що дозволяє видаляти найбільш гарячі молекули з посудини.

Суть цього процесу полягає в тому, що під час охолодження найгарячіші і найрухливіші молекули рідини відриваються від неї і перетворюються на пару. Причому пару необхідно постійно видаляти з посудини, щоб попередити можливе зворотне з'єднання молекул.

Складність для дослідження полягала в тому, що молекули поводяться набагато складніше, ніж атоми, через що вченим раніше не вдавалося остудити їх до близьконульової температури.

Для виконання цього завдання вчені створили пристрій, який у змозі керувати поведінкою окремих груп молекул із заданою температурою та енергією. Він є набором із декількох досить потужних, але мініатюрних мікрохвильових випромінювачів, потужність і напрямок променя яких можна тонко регулювати.

Таким чином прилад є молекулярною "пасткою", що утримує на місці молекули з низькою енергією і дозволяє випаровуватися часткам із відносно високою температурою. Поступово зменшуючи поріг температури, вчені тим самим знижують температуру зразка доти, доки вона не досягне близьконульового значення.

Демонструючи механізм функціонування "пастки", вчені охолодили понад мільйон молекул гідроксил-радикала до температури 5 мілікельвінов.

Як зазначають дослідники, подальше вдосконалення пастки дозволить їм охолодити молекули до температури в 1 мілікельвін або навіть нижче. Йє та його колеги припускають, що в такому випадку ОН-радикали будуть вести себе як єдина супермолекула, вивчення якої допоможе зрозуміти, як відбуваються хімічні реакції, і як їх можна контролювати.

Раніше німецькі фізики з'ясували, що швидкість згортання ДНК-орігамі залежить від спеціально підібраного діапазону температур.