• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
18.06.2021
Сергей Васильев
19
4 928

Физики охладили массивный объект почти до абсолютного нуля

5.8

Новая технология компенсации движения помогла охладить зеркала обсерватории LIGO до температуры лишь в миллиардные доли градуса.

Одно из зеркал LIGO
Одно из зеркал LIGO / ©Matt Heintze, Caltech, MIT, LIGO Lab

Обсерватория LIGO — один из двух главных инструментов для регистрации гравитационных волн. Эта «рябь пространства-времени» была предсказана еще Эйнштейном, но экспериментально подтвердить ее существование удалось лишь на сотню лет позднее, прежде всего с помощью инструмента LIGO. Проект представляет собой пару разнесенных на тысячи километров обсерваторий, в каждой из которых лазерные лучи движутся по Г-образной вакуумированной трубе, отражаясь зеркалами.

Интерференция этих лучей позволяет заметить малейшее изменение размеров плечей, вызванное прохождением невидимых волн гравитации. Понятно, что точность работы лазерного интерферометра зависит от точности положения его элементов, прежде всего зеркал. Поэтому сами они сделаны тяжелыми (40 килограммов), подвешены на прочных тросах, а демпфирующая система автоматически регистрирует и нейтрализует любое колебание.

А недавно ученые из коллаборации LIGO смогли практически избавить такое зеркало и от теплового шума, охладив его почти до абсолютного нуля. По их словам, это первый случай, когда макроскопическое тело было охлаждено почти до основного энергетического состояния, при котором движение частиц останавливается. О работе рассказывается в статье, опубликованной в журнале Science.

Разумеется, никакой существующий морозильник не позволит охладить объект до минус 273,15 °С. Однако температура — это проявление движения частиц, и для такого охлаждения можно минимизировать движение. С этой целью к ним можно приложить силу, противодействующую колебаниям. Для точной регистрации таких колебаний авторы использовали лазеры самого интерферометра LIGO. А для их нейтрализации к зеркалам подвели электроды, которые позволяли точно смещать их с помощью тока.

Применив такой новый механизм в системе из четырех сбалансированных 40-килограммовых зеркал лазерного интерферометра, ученые минимизировали ее движение, охладив до невероятных 77 нанокельвинов (77 миллиардных градуса выше абсолютного нуля температуры). Ожидается, что это позволит повысить чувствительность гравитационно-волновой обсерватории.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 14:35
Анна Новиковская

С планированием длительных миссий на Луну и Марс перед человечеством все острее встает вопрос об обеспечении космонавтов кислородом для дыхания. Сейчас поддерживать дыхание людей на борту космических станций — сложный и дорогостоящий процесс, поэтому для будущих путешествий в космической бездне потребуются более совершенные технологии.

9 часов назад
Александра Медведева

Международная команда исследователей впервые провела наиболее полную оценку биоразнообразия самой высокой горы мира. Анализируя экологическую ДНК, выделенную из проб воды, отобранных на высоте 4,5-5,5 километра, они обнаружили генетический материал представителей 187 отрядов, что составляет 16,3% от всех известных отрядов живых организмов Земли.

14 августа
Иван Лавренов

Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.

14 августа
Иван Лавренов

Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.

Позавчера, 13:26
Михаил Орлов

Рядом с местом добычи медных руд в пустыне Атакама, расположенной на территории Чили, образовался очень большой круглый провал. Его диаметр достигает 32 метров, а глубина превышает 200 метров. Местные власти расследуют причины случившегося.

Позавчера, 14:35
Анна Новиковская

С планированием длительных миссий на Луну и Марс перед человечеством все острее встает вопрос об обеспечении космонавтов кислородом для дыхания. Сейчас поддерживать дыхание людей на борту космических станций — сложный и дорогостоящий процесс, поэтому для будущих путешествий в космической бездне потребуются более совершенные технологии.

2 августа
Александр Березин

Если западным странам удастся «лишить Кремль нефтяных доходов», то мир ждет геополитическое землетрясение. Только не обязательно в ту сторону, о которой вы сейчас подумали. На фоне того, что последует за «лишением», шок 1973 года может показаться детской игрой. Naked Science попробует оценить размах «потолочного катаклизма» заранее.

31 июля
Александр Березин

Саудовский принц одобрил строительство гигантского «лежачего небоскреба», который должен стать крупнейшим зданием в истории. Причем еще и самым экологичным в мире. Пресса и соцсети полны возмущенных оценок: «это антиутопия!», «проект сырой!» и тому подобным. Однако чисто технически это не так: «Зеркальную линию» на пять миллионов жителей вполне можно построить. И такое здание в самом деле будет энергоэффективным (и формально безуглеродным). Но у проекта есть другие слабые места, лежащие скорее в сфере науки, нежели техники. Naked Science попробовал разобраться в деталях.

27 июля
Алиса Гаджиева

Новое исследование показало, что появившаяся у человека способность переваривать молочный сахар никак не сказалась на распространенности потребления продуктов молочного животноводства.

[miniorange_social_login]

Комментарии

19 Комментариев

18.06.2021
-
0
+
Насчет электрического тока или магнитов непонятно откуда взялась инфа. Крайне сомнительно что таким способом можно компенсировать колебания отдельных атомов. Я так понимаю было применено доплеровское охлаждение с помощью лазерного луча который и так используется в LIGO для измерений. Оно и раньше применялось для охлаждения небольших облаков газа, но что-то такое для объекта весом в 10 кг было использовано впервые. Конечно в статье по ссылке тоже говорится об "электромагнитах" прикрепленных позади объекта, но боюсь это просто неточный гуглоперевод. https://phys.org/news/2021-06-physicists-human-scale-standstill-quantum-state.html В статье про конструкцию "квантовых соковыжималок" уже не говорится о магнитах а сказано о кристалле который передает колебания лазерного луча. ============= Сердце сжимателя - оптический параметрический генератор, или OPO - устройство в форме бабочки, которое удерживает небольшой кристалл внутри конфигурации зеркал. Когда исследователи направляют лазерный луч на кристалл, атомы кристалла способствуют взаимодействию между лазером и квантовым вакуумом таким образом, что меняют их свойства фазы в зависимости от амплитуды, создавая новый, «сжатый» вакуум ============= https://phys.org/news/2019-12-instrument-ligo.html
    19.06.2021
    -
    0
    +
    Научно-популярный ресурс тиражирует статьи, которые ни научными, ни популярно разъяснёнными не назовёшь. Это деградация, господа. Не хочется даже обсуждать детали этой статьи, потому что это полностью театр абсурда вне физики и логики
    +
      ещё комментарии
      19.06.2021
      -
      0
      +
      Не хочется даже обсуждать детали этой статьи
      А собственно почему? Некоторые детали этой статьи вызвали у меня сомнения и я попробовал поискать источники. Там тоже процесс описан не слишком понятно. Но вот так вот сходу назвать все это "театром абсурда" - серьезная заявка на победу. Даже интересно что вам показалось настолько нелепым.
        22.06.2021
        -
        0
        +
        Охлаждение путём противодействия колебаниям. Колебаниям чего? Зеркала, атомов зеркала? Они броуновское движение электродами остановили? Измеряли колебания лазером, который собственно используется для детектирования гравитационных волн. Что же они детектировали при таких колебаниях зеркал?
          23.06.2021
          -
          0
          +
          Охлаждение облака газа путем противодействия колебаниям отдельных атомов (с помощью лазера) вполне действующий метод. Но там речь идет о миллионах частиц. В случае с зеркалом атомов намного больше. И как именно устроена установка хотелось бы выяснить. А не кричать с порога "театр абсурда" К сожалению метод и конструкция в литературе описаны туманно. О чем я уже говорил. В одних статьях сказано про магниты в других, про электроды и статику, в третьих про кристаллы и излучение. В случае с магнитами и электродами речь про управление отдельными частицами кажется преувеличением. Скорей исследователям удалось настолько подавить макроколебания участков зеркала, что это стало эквивалентно его охлаждению до сверхнизких температур на микроуровне.
18.06.2021
-
0
+
Sci-Hub на них нету )) Основная статья доступна за 15 баксов. Так и не удалось прочитать, как смогли повлиять на отдельные частицы такого большого объекта "с помощью тока".
18.06.2021
-
0
+
Вроде сегодня не первое апреля... Или это перевод такой)
-
0
+
Кстати, интересно.. при таком нетипичном охлаждении объекта появились ли сложности с конденсатом из более тёплой окружающей среды? Или данный способ охлаждения не располагает к конденсированию молекул воды из окружающего пространства?
    18.06.2021
    -
    0
    +
    Ничего не сказано о конструкции прибора но скорее всего в нем поддерживается глубокий вакуум а значит нет никакой воды.
    +
      ещё комментарии
      -
      0
      +
      ".. смогли практически избавить такое зеркало и от теплового шума, охладив его почти до абсолютного нуля.." - охладили зеркало телескопа. Не думаю, что такой большой объект мог быть помещён в вакуум. Поэтому интересно, оседал ли на поверхность зеркала конденсат. По идее, зеркало должно было покрыться инеем.. Но допустимо, что конденсата не было. Способ охлаждения нетипичный..
        18.06.2021
        -
        0
        +
        Впрочем сказано. ===== Проект представляет собой пару разнесенных на тысячи километров обсерваторий, в каждой из которых лазерные лучи движутся по Г-образной вакуумированной трубе, отражаясь зеркалами. ======
-
1
+
Отлично, просто отлично.. Думается, механизм, позволяющий минимизировать колебания частиц, найдёт применение не только в телескопах. Желанная сверхпроводимость принимает конкретные очертания..
    18.06.2021
    -
    0
    +
    Желанная сверхроводимость, для поддержания которой требуются затраты электричества, это не совсем то, о чем мечталось.
    +
      ещё комментарии
      -
      0
      +
      Электричеством воспользовались, чтобы проверить, работает ли такая теория на практике. Работает.. Теперь можно искать другие источники излучения, которые могут минимизировать колебания частиц. Какие-нибудь переменные, колеблющиеся или вращающиеся магнитные поля, световые лучи.. радиоактивное излучение.. и тп. Можно пробовать наводить электрические поля от аккумуляторов.. Можно поискать варианты, когда для торможения колебаний частиц требуется совсем небольшое количество электричества, в разы меньше преимуществ, которые будут получены от сверхпроводимости..

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: