Một bước nữa hướng tới độ không tuyệt đối

22

Một bước nữa hướng tới độ không tuyệt đối

Ứng viên
khoa học vật lý và toán học
A. I. BUZDIN

Gần đây, các nhà khoa học Nhật Bản tại Đại học Tokyo đã lập kỷ lục mới về việc thu được nhiệt độ cực thấp. Họ đã đạt được nhiệt độ vượt quá độ không tuyệt đối chỉ bằng 27 phần triệu kelvin (27 μK).

Tất nhiên, việc thu được nhiệt độ cột không phải là mục đích cuối cùng. Tiến tới độ không tuyệt đối cho phép chúng ta khám phá các hiện tượng vật lý mới, nghiên cứu hành vi của các pha bất thường của vật chất và cuối cùng, hiểu rõ hơn về bản chất của các tương tác vật lý khác nhau.

Khi người ta thu được helium lỏng vào đầu thế kỷ này và người ta có thể làm việc với nhiệt độ ở mức vài kelvin, những hiện tượng cơ bản mới như tính siêu dẫn và, sau đó không lâu, tính siêu chảy đã được phát hiện.*)

Trong một thời gian dài người ta tin rằng vùng siêu dòng chỉ là đồng vị của helium có khối lượng thứ 4 (helium-4). Trong thập kỷ qua, các hệ thống lắp đặt đã được tạo ra trong đó có thể đạt được nhiệt độ khoảng

một nghìn kelvin (1 mK), cho phép quan sát tính siêu chảy của một đồng vị helium khác - với khối lượng thứ ba (helium-3). Hóa ra, sự chuyển đổi của helium-3 sang trạng thái siêu dòng (ở nhiệt độ gần 1 mK) có một đặc điểm khác về cơ bản so với sự xuất hiện (ở $T \approx 2,2$ K) của tính siêu chảy trong helium-4. Khám phá này đánh dấu một hướng đi mới trên bề mặt, cho phép chúng ta mở rộng hiểu biết về vật lý nhiệt độ thấp.

Bây giờ đến lượt phạm vi nhiệt độ microkelvin. Bạn có thể mong đợi điều gì khi bước vào lĩnh vực mới này? Về nguyên tắc, những lời kêu gọi xã hội liên quan đều có thể thực hiện được. Ví dụ, các nhà khoa học đang trả tiền trước để khám phá tính siêu dẫn của một số kim loại thông thường (vàng, bạch kim); Hơn nữa, người ta phát hiện ra rằng chất siêu dẫn này sẽ có đặc tính khác với đặc tính được quan sát cho đến nay.

Cần lưu ý rằng mỗi bước mới hướng tới độ không tuyệt đối đều gắn liền với những khó khăn to lớn về kỹ thuật và kỹ thuật, vì việc tạo ra các kỹ thuật làm mát mới là cần thiết. Hãy nói một chút về một trong số họ.

Kỷ lục nhiệt độ mà chúng ta đang nói đến đã đạt được bằng cách sử dụng liên tiếp nhiều phương pháp làm mát khác nhau. Ở giai đoạn cuối, phương pháp khử từ hạt nhân đã được sử dụng. Bản chất của nó là như sau. Hạt nhân nguyên tử có phần giống như những nam châm nhỏ, do chuyển động nhiệt nên được định hướng