地球上最慢的東西是什麼?你知道嗎?

埃維爾(Evil)博士在電影裡的話說:“鐳射”。

奧斯汀·鮑爾斯(Austin Powers)電影的拍攝期間,埃維爾(Evil)博士在拍攝時的照片。

鐳射將狹窄,定向的光束聚焦在特定的點上,使其成為切割,燃燒,焊接的理想工具,或者在Evil博士的情況下,將其從鯊魚上方射殺。這些活動都會產生熱量或需要熱量。鐳射束以光速行進,每小時超過6。7億英里,使其成為宇宙中最快的事物。

那麼,鐳射如何產生地球上最慢的東西呢?

首先,重要的是要了解物體的溫度與其速度之間的關係。東西越熱,它所擁有的能量就越多,運動的速度就越快。即使看起來似乎完全靜止的東西(例如筆或筆記本)也並非如此。在微觀層面上,它們所構成的粒子正在快速移動。甚至對於眾生來說都是如此。

讓我們以樹懶為例。如果放大組成這個著名的慢動物的身體的分子,您會看到它們的行為就像孩子在彈跳屋裡跳來跳去。為什麼?這種生物的身體約70%由水組成,而這些水分子以每小時數百英里的速度反彈。

鐳射冷卻

因此,在實驗室實驗中,我使用明亮的強鐳射來冷卻物體似乎讓人感到驚訝。我是一位物理學家,他對原子和分子在最低溫下的行為感興趣。這是量子力學統治的一個奇怪的世界。在這個領域中,粒子有時表現得像海洋中的波浪,並且不管您相信與否,它們有時可能同時位於兩個不同的地方。

為了研究這種非同尋常的行為,我使用鐳射產生了冷原子原子雲,這些雲原子是地球上最冷的東西-我們稱之為玻色-愛因斯坦凝聚物。當將一堆原子冷卻到幾乎絕對零(可能的最冷溫度)時,原子開始服從量子力學並以令人驚訝的方式表現。

研究超冷原子雲可能提供有關其他奇怪材料(如超導體)如何工作的線索。超導體的電效能比現有材料好得多,以至於有一天它們可能會被用來建造超高速列車。

創造地球上最慢的東西

那麼,鐳射究竟如何冷卻出原子雲呢?在實驗室中,我們首先將鐳射照射在稱為called的銀白色金屬原子上。這些非常熱的原子被固定在1英尺寬的室內。但是在鐳射束作用下幾秒鐘後,它們冷卻下來,減速並被困在腔室的中央。

這是怎麼發生的?所有的光,包括鐳射,都由光子組成,光子是不斷移動的能量包。當我們將鐳射照射到室內時,原子與光束中的光子流碰撞並減速並變冷,就像您試圖在強風下真正快速執行時會發生這種情況。

這些微小的碰撞使原子雲的溫度下降到比絕對零高几百分之幾的度。比華氏0度低459度。

但這還不足以使這朵雲獲得地球上最慢的事物的獎勵。我們需要採取最後一步,將溫度降低一點,這是物理學家稱之為“ 蒸發冷卻 ” 的技術。

首先,我們捕獲所有原子,有時使用透過繞線纏繞的電流產生的磁場。這將建立一個容納原子的無形孔:圖片大理石位於碗的底部。然後,我們透過減小流過導線的電流來降低碗形力場的側面。這樣可以使更快,更熱的原子從“碗”中移出並逃脫陷阱。

只有較慢的原子被遺忘了-它們確實超出了凍結範圍:比絕對零高出百萬分之一度的十分之一。雲中的原子以慢速運動:如果它們沿直線移動而不是四處彈跳,則它們將需要一個小時才能穿越整個房間。為了進行比較,您體內的分子可能會在短短的一秒鐘內衝破該房間。

實際上,我們寒冷的原子雲中的原子以比蝸牛的速度還慢的速度運動,而該雲是地球上最慢的東西。