استفاده از نور فشرده، برای رسیدن به کمترین دما در کیهان

مجله‌ی علمی ایلیاد - راه معمول برای دست یافتن به دماهای بی‌اندازه سرد، سرد‌سازی لیزری است که در آن با به کاربردن نوری  بسیار همدوس، نوسان‌های گرمایی را با کاهش جنبش‌های کاتوره‌ای اتم کند می‌سازد. هرچه این پرتوهای نور همدوس‌تر باشند سردسازی بهتر انجام می‌پذیرد.

در راهکاری نوین از سوی مؤسسه‌ی ملی استاندارد‌های بولدر کلورادو، نور فشرده را برای دستیابی به دمایی سردتر از آن‌چه که با سردسازی لیزری امکان‌پذیر باشد به کار می‌برند.

نور فشرده‌، در یک راستا همدوس‌تر از راستای دیگر است. پیش‌تر، نور فشرده در زمینه‌های دیگری به کار می‌رفت ولی نه هرگز برای سرد سازی. به گفته‌ی «امیر صفوی نائینی» از دانشگاه استنفورد که البته در این پژوهش حضور نداشته‌ است، «این رهیافت چندین رشته را به هم پیوند می‌زند و از  این‌رو شگفت‌آور است که پیش از این تلاشی در این زمینه انجام نشده‌ است.»

جان توفل و همکارانش با تاباندن نور فشرده به یک غشاء آلومینیومی شبیه به یک طبل، توانستند به دمایی کمتر از ۳۶۰ میکرو کلوین یعنی ۱۰۰۰۰ برابر سردتر از فضای خلاء برسند. توفل خاطر نشان می‌کند که این دما خیلی کمتر از هر دمایی است که به طور طبیعی در کیهان رخ می‌دهد.

سامانه‌های فرا‌سردی همچون این طبل نازک می‌تواند به عنوان یک حسگر بی‌اندازه حساس و دقیق برای اندازه‌گیری نیرو یا شتاب به کار روند هر چند که نوفه‌های کوچک کاتوره‌ای محیط را نیز می‌تواند ثبت کند.

به گفته‌ی توفل، نخستین گام، دستیابی به  حساس‌ترین حسگری است که طبیعت اجازه‌ی دستیابی به آن را می‌دهد. اما در آینده، این چشمه‌های سرد کننده می‌توانند انقلابی در پردازش‌های کوانتومی ایجاد کرده و راهگشای ما به طبیعت جهان کوانتومی شوند.

صفوی نائینی می‌گوید: «سردسازی، تنها یک راه دیگر برای بیان این مطلب است که  شما می‌توانید به کمک آن از ویژگی‌های معمول اجسام آن‌چه را دلخواه‌تان است به دست آورید.» بهبود توانایی ما در کنترل حالت‌های یک سامانه مانند این طبل، می‌تواند موجب افزایش شانس ما در تغییر آن شود؛ به گونه‌ای که بتواند ویژگی‌های کوانتومی را که قبلا تنها برای ذره‌های منفرد دست‌یافتنی بود، اندازه‌گیری کند.

«چرا ما این رفتارهای کوانتومی را در اندازه‌های اتمی می‌بینیم اما در زندگی روزمره‌ی خویش نه؟ مرز بین این دو کجاست؟» این‌ها پرسش‌هایی است که توفل امیدوار است پاسخ آن را به کمک سامانه‌های فراسردی مانند این ریز-طبل، بتوان یافت.

نوشته: لیچ کرِین
ترجمه: مجله‌ی علمی ایلیاد