Пробирает до костей. На Земле достигнута температура ниже, чем в космосе

Ускоритель частиц LCLS II
Фото: Live Science | Ускоритель частиц LCLS II Национальной ускорительной лаборатории SLAC

В подземном ускорителе частиц в Калифорнии стало холоднее, чем в большей части Вселенной.

Ученым из Национальной ускорительной лаборатории SLAC, США, удалось с помощью рентгеновского лазера на свободных электронах LCLS II охладить жидкий гелий до температуры -271,15 градусов Цельсия или 2 Кельвина. Это всего на 2 градуса Цельсия выше абсолютного нуля (-273,15 градусов Цельсия) при которой движение частиц прекращается. Такая холодная среда имеет решающее значение для ускорителя, потому что при таких низких температурах ускоритель становится сверхпроводящим и может ускорять электроны практически с нулевой потерей энергии, сообщает Live Science.

Даже в пустых регионах космоса не так холодно, поскольку они заполнены реликтовым излучением, которое осталось после Большого взрыва, и оно имеет однородную температуру – минус 270,15 градусов Цельсия или 3 Кельвина.

"Теперь сверхпроводящий ускоритель, который работает с рентгеновским лазером LCLS-II достиг своей рабочей температуры и может ускорять электроны со скоростью в 1 миллион импульсов в секунду, что является мировым рекордом", — говорит Эндрю Беррилл из Национальной ускорительной лаборатории SLAC.

По словам ученого, теперь лазер LCLS-II сможет производить рентгеновские импульсы, которые в среднем в 10 тысяч раз ярче, чем у его предшественника. Эти лазерные импульсы позволят ученым увидеть с высочайшей детализацией, как электроны и атомы взаимодействуют в материи.

Национальная ускорительная лаборатория SLAC
Национальная ускорительная лаборатория SLAC
Фото: wikipedia

Для того, чтобы достичь такой низкой температуры в ускорителе, ученым пришлось использовать очень низкое давление.

"На уровне моря вода кипит при температуре 100 градусов Цельсия, но температура кипения зависит от давления. Например, в кухонной скороварке давление выше, и вода кипит при температуре 121°C, а на высоте, где давление ниже, вода кипит при более низкой температуре. С гелием происходит почти то же самое. При атмосферном давлении гелий будет кипеть при температуре -268,95 градусов Цельсия или 4,2 Кельвина. Но чтобы снизить температуру, нужно давление всего в 1/30 атмосферного", — говорит Эрик Фов из Национальной ускорительной лаборатории SLAC.

Чтобы достичь таких показателей ученые использовали специальное криогенное оборудование. Гелий в своем обычном состоянии – это инертный газ, который является вторым по распространенности элементом во Вселенной после водорода. У него самая низкая температура кипения среди всех известных веществ.

гелий
Свечение гелия в газоразрядной трубке
Фото: wikipedia

"При температуре в 2 Кельвина жидкий гелий становится сверхтекучим, это состояние гелия называется гелий-2, и он обладает очень необычными свойствами. Например, он проводит тепло в сотни раз эффективнее, чем медь, и имеет настолько низкую вязкость, что ее невозможно измерить", — говорит Фов.

По словам ученых, достигнутая температура в ускорителе пока что является самой низкой из ожидаемых. Достичь более низких показателей можно, и они будут отличаться всего на доли градуса от абсолютного нуля, но этот лазер на это не способен.

Если вспомнить еще об одном более знаменитом ускорителе частиц, а именно о Большом адронном коллайдере, то Фокус уже писал о 10 космических тайнах, которые поможет разгадать данная установка.

Также Фокус писал о невероятном достижении, которое получили ученые на Большом адронном коллайдере. Им удалось максимально точно узнать массу одной из самых тяжелых частиц во Вселенной.