18 июня
Сергей Васильев
19

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.
15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

15 октября
Ольга Иванова

Международная группа ученых пришла к выводу, что употребление жирных кислот, содержащихся в орехах, семенах, сое и растительном масле, снижает риск смерти от всех причин, в том числе от сердечно-сосудистых заболеваний.

Позавчера, 10:39
Александр Березин

Когда полвека назад гибель динозавров объяснили падением астероида, это вызвало массовое неприятие, длившееся десятилетия. Открытие кометы, взрыв которой принес тысячелетнее похолодание в начале голоцена, привело к спорам в научной среде, которые идут до сих пор. Теперь множеству атак подверглось и открытие астероида, уничтожившего Содом. Отчего многим исследователям так трудно поверить в астероидные взрывы и о каких узких местах в современной науке это может говорить?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

22 сентября
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

[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)
    +
      ещё комментарии
      19.06.2021
      -
      0
      +
      С технической точки зрения, в статье N+1 содержится довольно очевидная болтовня, интерес представляет лишь фраза про золотые электроды - третий по счету предложенный способ гашения колебаний. Сначала был ток, потом магнитики, теперь вот электростатика )) Что до качества перевода... ну кому и кобыла невеста. Но я рад что вы научились предоставлять источники. Осталось выяснить какая именно идея для вас проста. Обратная связь? Омг, этой идее уже сотни лет. Вопрос вызывает лишь способ реализации.
        -
        0
        +
        Тов. Колупаев, вы сначала найдите статейку в Новой газете, откуда вы цитатку про тетеньку-либералку придумали...
          19.06.2021
          -
          0
          +
          А без нее вы "простую идею" пояснить не сможете? Забавная намечается связь. Ладно тогда вас вычеркиваем. Может у вас и нечего сказать по сути дела, только щеки надуваете. А если даже и есть, но вы ничего не скажете - одно на одно выходит. Ну я и не ожидал от вас услышать что-либо ценное.
            -
            0
            +
            Так и запишем: соврал тов. Колупаев -- не было никакой статьи тетеньки-либералки в Новой газете. Придумал ее тов. Колупаев, чтобы свою реакционную сущность ублажить...
            Ну я и не ожидал от вас услышать что-либо ценное.
            Золотые слова, но вам, тов. Колупаев, нужно их повторять стоя перед зеркалом и лупя себя покрепче по затылку, чтобы выбить из себя ваши галлюцинации...
-
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
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: