@ 2014.10.24 , 16:52

打破超低温记录的400公斤铜块

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这是一块很重的铜块,一块被降温至-273.144 °C被古罗马时期的铅保护了15天的铜块。这也是肉眼可见固体的最新低温纪录。

根据热力学第三定律,要达到绝对零度(-273.15 °C)是不可能实现的。但是定律归定律,人们还是在不断尝试刷新最新的温度记录。热量是原子或分子的振动能,所以绝对零度状态下分子会停止运动实现的。一般来说超低温记录都是用激光抵消少量原子的运动,在激光的帮助下,某些原子确实能够接近静止状态。

用蒸发冷却法将铑原子冷却到0.003K的温度,再用激光继续冷却,用这种方法铑原子可以达到低于十亿分之一开的温度。该技术赢得了1997年诺贝尔物理奖。四年后的诺贝尔物理奖的得主所用的技术也是从前者处发展而来的。

来自意大利的一家名为“低温地下观测稀有物理现象”(CUORE)的组织成功将400公斤的铜块降温至0.006K。他们将这400公斤铜块放进一台他们称之为“世界上唯一一台设备,不仅仅是尺寸,极端的温度以及降温能力,而且因为其精挑细选的材料和建造技术,因为这样才能够保证辐射量非常低。”

这台降温科学上的乌托邦设备可不是为了打破吉尼斯世界纪录而建造的。CUORE团队制造出这台设备的目的是为了探测稀有的辐射形式,包括还有待确认的“中微子双beta衰减”。铜块温度上升过程中的辐射会被设备中1000个二氧化碲晶体所感知到。

为了防止热量以辐射的形式潜入铜块,也为了将干扰降到最低水平,研究人员必须排除环境中的所有其它类型辐射。为了达到这个目的,最好的办法是将铜块用挖掘出土时间尽可能早的铅将铜保护起来,之所以要对挖掘时间有要求,是希望排除铅矿石中其它元素的影响。CUORE所用的铅来自一艘古罗马沉船上的铅。

目前无人类干预的已知最低温度为回力棒星云的1K,只有宇宙背景温度(2.725K)的1/3多一些。
本文译自 I Fucking Love Science!,由译者 王大发财 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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