جنرال لواء

علماء الفيزياء يصنعون أبرد رقاقة في العالم بدرجة حرارة أقل من 3 مللي كلفن


نجح علماء الفيزياء في جامعة بازل في تبريد شريحة إلكترونية نانوية لدرجة حرارة لا تسبر غورها أقل من 3 ملي كلفن. استخدم باحثون من قسم الفيزياء ومعهد العلوم النانوية السويسري بالتعاون مع علماء من ألمانيا وفنلندا المجالات المغناطيسية للتخلص من الحرارة من الوصلات الكهربائية وكذلك الرقاقة نفسها. يعمل العلماء في جميع أنحاء العالم على تقنيات للوصول إلى أقرب نقطة ممكنة من الصفر. يشار إلى الصفر المطلق بـ 0 كلفن أو -273.15 درجة مئوية. يوفر الوصول إلى درجات الحرارة شديدة البرودة هذه ظروفًا مثالية للتجارب الكمية ويسمح بفحص ظواهر فيزيائية جديدة تمامًا.

تستخدم المجالات المغناطيسية المتعددة لخفض درجات الحرارة

سجل العلماء بقيادة عالم الفيزياء من بازل البروفيسور دومينيك زومبول هذا الرقم القياسي الأخير باستخدام التبريد المغناطيسي. يعمل التبريد المغناطيسي عندما ينخفض ​​المجال المغناطيسي للأسفل بينما يتم تجنب الحرارة الخارجية. استخدم العالم المجال المغناطيسي المنحدر لتبريد الرقاقة ومحيطها إلى 150 درجة كلفن ، ثم استخدموا مجالًا مغناطيسيًا منفصلاً آخر لتبريد مقياس حرارة كولوم. لأنه حتى الحرارة المنبعثة من مقياس الحرارة ستكون كافية لمنعهم من الوصول إلى درجة الحرارة المنخفضة المستهدفة. بمجرد التعامل مع مصدر الحرارة هذا ، تمكنت الشريحة من تسجيل الرقم القياسي البارد للغاية والبقاء في الواقع باردًا لمدة سبع ساعات. يقول Zumbühl: "أتاح لنا الجمع بين أنظمة التبريد تبريد شرائحنا إلى أقل من 3 مللي كلفن ، ونحن متفائلون بأنه يمكننا استخدام نفس الطريقة للوصول إلى الحد السحري البالغ 1 مللي كلفن".

يفتح البرد القارس الأبواب أمام أبحاث جديدة

ستسمح هذه النافذة التي تبلغ مدتها سبع ساعات للعلماء بإجراء تجارب في هذه الظروف حيث تتوقف حركة الجسيمات فعليًا. إن فهم خصائص الفيزياء في درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق له تطبيقات واسعة في العديد من المجالات. أظهرت الأبحاث التي أجريت في درجات حرارة منخفضة للغاية بعض النتائج في السنوات القليلة الماضية.

وجدت إحدى التجارب الحديثة أن الجزيئات الموجودة في الغاز شديد البرودة يمكن أن تتفاعل كيميائيًا على مسافات تصل إلى 100 مرة أكبر مما يمكنها في درجة حرارة الغرفة. عندما أجريت نفس التجربة في درجات حرارة أكثر دفئًا ، تميل التفاعلات الكيميائية للغاز إلى التباطؤ. ولكن عندما كانت درجة الحرارة قريبة من الصفر المطلق (273.15 درجة مئوية أو 0 كلفن) ، لا يزال بإمكان الجزيئات تبادل الذرات وتكوين روابط كيميائية جديدة في هذه العملية. تقول ديبورا جين من جامعة كولورادو في بولدر ، والتي قادت البحث الذي نُشر في مجلة Science Journal: "من المعقول تمامًا أن نتوقع أنه عندما تذهب إلى النظام شديد البرودة لن يكون هناك كيمياء يمكن الحديث عنها. تقول هذه الورقة لا ، هناك الكثير من الكيمياء تحدث ". قد يساعدنا فهم كيفية عمل الأشياء في هذه البيئات شديدة البرودة على فهم نظامنا الشمسي وما بعده. كانت أبرد درجة حرارة مسجلة في النظام الشمسي على سطح القمر.

في عام 2009 ، قامت المركبة المدارية الاستطلاعية القمرية التابعة لناسا بقياس المناطق المظللة بشكل دائم بالقرب من القطب الجنوبي للقمر والتي كانت منخفضة تصل إلى 240 درجة مئوية. لا شك في أن السباق سيستمر في المختبرات لمحاولة تحقيق درجات حرارة أقل من الرقم القياسي الأخير الذي حددته مجموعة بازل.


شاهد الفيديو: وثائقي العباقرة مع ستيفن هوكينغ HD: أين نحن Stephen Hawking Geographic (شهر اكتوبر 2021).