เทคนิคการทำความเย็นแบบสองทีมทำให้อุณหภูมิต่ำกว่า บาคาร่า ขีดจำกัดก่อนหน้าโมเลกุลกำลังเย็นลงอย่างจริงจัง นักวิทยาศาสตร์รายงานการเย็นตัวของโมเลกุลครั้งแรกซึ่งต่ำกว่าเหตุการณ์สำคัญที่ผ่านไม่ได้ก่อนหน้านี้ นักวิจัยรายงาน 28 สิงหาคมใน Nature Physicsว่าผลที่นักวิทยาศาสตร์ทำให้โมเลกุลเย็นตัวลงเหลือหลายสิบล้านองศาเป็นก้าวไปสู่อุณหภูมิที่เย็นมากเป็นพิเศษที่อะตอมสามารถทำได้
นักวิทยาศาสตร์มักจะทำให้อะตอมเย็นลงจนเหลือน้อยกว่าหนึ่งล้านองศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ (‒273.15° องศาเซลเซียส) แม้กระทั่งอุณหภูมิที่ต่ำถึง 50 ล้านล้านองศา ( SN: 5/16/15, p. 4 ) แต่โมเลกุลนั้นทำให้เย็นลงได้ยากกว่า เนื่องจากพวกมันสามารถหมุนและสั่นสะเทือนได้หลายวิธี และการเคลื่อนที่นั้นเป็นความร้อนรูปแบบหนึ่ง
ก่อนหน้านี้ นักฟิสิกส์ได้สร้างโมเลกุล ที่เย็นจัด
โดยการโน้มน้าวให้อะตอมที่แช่เย็นเชื่อมโยงเข้าด้วยกัน ( SN: 12/20/08, p. 22 ) แต่เทคนิคนี้ใช้ได้กับโมเลกุลเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น การแช่แข็งโมเลกุลที่ประกอบแล้วทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถแช่เย็นชนิดอื่นๆ ได้ แต่จนถึงขณะนี้ ลดลงเหลือเพียงไม่กี่ร้อยล้านองศา
นักวิทยาศาสตร์ใช้เลเซอร์และสนามแม่เหล็กจับตัวกันและทำให้โมเลกุลเย็นลงภายในอุปกรณ์ที่เรียกว่ากับดักแม่เหล็กด้วยแสง ในกับดัก โมเลกุลของแคลเซียมโมโนฟลูออไรด์จะชะลอตัวลง ดังนั้นจึงทำให้เย็นลงเมื่อดูดซับโฟตอนจากเลเซอร์ แต่วิธีนี้ทำได้เพียงระบายความร้อนได้มากเท่านั้น นักวิจัยได้ปรับวิธีการที่ใช้ในการทำความเย็นอะตอมที่เรียกว่า Sisyphus cooling เพื่อก้าวข้ามขอบเขตที่เรียกว่า Doppler เลเซอร์สองตัวที่ชี้เข้าหากันจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำหน้าที่เหมือนเนินเขาที่ไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งโมเลกุลจะต้องปีนขึ้นไป ส่งผลให้พลังงานและความร้อนดูดกลืนไป ด้วยเทคนิคทั้งสองนี้ โมเลกุลถึงระดับที่เย็นยะเยือก 50 ล้านของระดับเหนือศูนย์สัมบูรณ์
ในขณะที่ศิลปะของการทำความเย็นด้วยเลเซอร์มีความก้าวหน้าในทศวรรษที่ผ่านมา อะตอมที่เย็นจัดเป็นพิเศษได้กลายเป็นหัวข้อการวิจัยที่ได้รับความนิยมอย่างรวดเร็ว ตอนนี้ Michael Tarbutt ผู้ร่วมวิจัยด้านการศึกษาคาดการณ์ที่ Imperial College London คาดการณ์ว่า การวิจัยโมเลกุลเย็นจะ “จะระเบิดในลักษณะเดียวกับที่ทำกับอะตอมเย็น”
โมเลกุลเย็นอาจมีประโยชน์สำหรับวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ที่หลากหลาย: การศึกษาว่าปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นได้อย่างไร มองหาคำแนะนำของอนุภาคพื้นฐานใหม่ หรือการจำลองวัสดุควอนตัมที่ซับซ้อนซึ่งอนุภาคจำนวนมากมีปฏิกิริยาโต้ตอบพร้อมกัน
นักฟิสิกส์ David DeMille จาก Yale University ผู้ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าวว่า “มันเป็นผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นจริงๆ “ปรากฎว่ายากขึ้นในแทบทุกวิถีทางในการใช้การทำความเย็นด้วยเลเซอร์และการดักจับโมเลกุล แต่มีแรงจูงใจมากมายสำหรับการทำเช่นนั้น”
นักวิทยาศาสตร์สร้างผลึกน้ำแข็งรูปทรงลูกบาศก์มากที่สุด
ของแข็งที่ทำในห้องปฏิบัติการสามารถให้เบาะแสต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศน้ำแข็งรูปทรงลูกบาศก์เป็นของหายาก อย่างน้อยก็ในระดับจุลทรรศน์ของผลึกน้ำแข็ง ตอนนี้นักวิจัยได้เกลี้ยกล่อมให้ผลึกน้ำแข็ง 3 มิติเป็นรูปหกเหลี่ยมเพื่อสร้างน้ำแข็งลูกบาศก์มากที่สุดเท่าที่เคยสร้างมาในห้องปฏิบัติการ
ผลึกน้ำแข็งก้อน ซึ่งอาจมีอยู่ตามธรรมชาติในเมฆที่เย็นยะเยือกและสูงในระดับความสูง สามารถช่วยปรับปรุงความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับเมฆและวิธีที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับชั้นบรรยากาศและแสงแดดของโลก อันเป็นปฏิกิริยาสองครั้งที่ส่งผลต่อสภาพอากาศ
วิศวกร Barbara Wyslouzil จาก Ohio State University และเพื่อนร่วมงานทำน้ำแข็งลูกบาศก์โดยการยิงไนโตรเจนและไอน้ำผ่านหัวฉีดด้วยความเร็วเหนือเสียง ส่วนผสมของแก๊สขยายตัวและทำให้เย็นลง จากนั้นไอระเหยกลายเป็นอนุภาคนาโน การทำให้หยดน้ำเย็นลงอย่างรวดเร็วจะทำให้ของเหลวในอุณหภูมิเยือกแข็งตามปกติ จากนั้นที่อุณหภูมิประมาณ –48 องศาเซลเซียส หยดน้ำจะแข็งตัวในเวลาประมาณหนึ่งในล้านวินาที
การแช่แข็งอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำทำให้น้ำแข็งลูกบาศก์ก่อตัวขึ้น ทีมงานรายงานในวารสาร Journal of Physical Chemistry Letters วัน ที่ 20 กรกฎาคม คริสตัลไม่ใช่ลูกบาศก์ที่สมบูรณ์แบบ แต่มีประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ลูกบาศก์ ดีกว่าการศึกษาก่อนหน้านี้ซึ่งทำน้ำแข็งได้ 73 เปอร์เซ็นต์ ลูกบาศก์
Metzger กล่าวว่า “เราไม่มีข้อจำกัดมากมายในเรื่องนี้ก่อนการค้นพบครั้งนี้ ผลที่ได้ยังตัดสมการสถานะที่แข็งกว่าบางส่วนออกไป เนื่องจากสสารที่แข็งกว่ามีแนวโน้มที่จะรองรับมวลที่มากขึ้นโดยไม่ยุบ
บางทฤษฎีคาดการณ์ว่ารูปแบบสสารที่แปลกประหลาดถูกสร้างขึ้นในส่วนลึกของดาวนิวตรอน ดาวนิวตรอนอาจมีทะเลของควาร์กที่ลอยได้อิสระ ซึ่งปกติแล้วจะอยู่ภายในอนุภาคขนาดใหญ่กว่า เช่น โปรตอนหรือนิวตรอน นักฟิสิกส์คนอื่นแนะนำว่าดาวนิวตรอนอาจมีไฮเปอร์รอน ซึ่งเป็นอนุภาคที่สร้างด้วยควาร์กที่หนักกว่าที่เรียกว่าควาร์กแปลก ๆ ซึ่งไม่พบในสสารปกติ สสารที่ไม่ปกติดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะทำให้ดาวนิวตรอนอ่อนลง ดังนั้นการตรึงสมการของสถานะด้วยการชนของดาวนิวตรอนเพิ่มเติมในท้ายที่สุดก็สามารถแก้ไขได้ว่าสัตว์แปลก ๆ ทางฟิสิกส์เหล่านี้แฝงตัวอยู่ในอาณาเขตที่ยังไม่ได้สำรวจนี้จริงหรือไม่ บาคาร่า / ลายสัก
