Kallt som helvete: forskare är nära att nå absolut noll

Enligt termodynamikens lagar är absolut noll (0 Kelvin eller -273, 15 grader Celsius) omöjligt att uppnå. Men forskare vid Nazionale di Fisica Nucleare Institute (INFN) i Italien har uppnått något nära det omöjliga: att kyla ett objekt med relativt stor massa och volym vid nästan 0K.

Objektet i fråga är en 1 kubikmeter kopparkub. Det frystes till en temperatur av 6 milikelvin, eller -273, 144 grader Celsius. Detta är det största objektet, i massa och volym, så nära absolut noll.

Omedelbar glass

Forskarna lägger 400 kg kopparkuben in i en typ av behållare som kallas kryostat, som är utformad för att hålla allt i det kallt - tänk på en frys som kan göra till och med varm soppglass på några sekunder.

Denna "frys" byggdes speciellt för detta experiment. Det är den första som kan göra ett objekt så nära absolut noll. ”Den största svårigheten med detta projekt var kryostatens tekniska utmaning. Vi tillbringade tio år på att utveckla och testa ett system som kunde göra det, säger Carlos Bucci, INFN-forskare.

Del av något större

Att bara frysa ett objekt och uppnå absolut noll är inte forskningens huvudmål - att bygga kryostat är bara det första steget. Den kommer att användas för att fungera som en partikeldetektor. Det verkliga experimentet genomförs på INFN: s underjordiska laboratorium i Gran Sasso, ett berg beläget i Abruzzo-regionen i Italien.

Experimentet kallas Cryogenic Underground Observatory for Rare Events (som, sammanfallande eller inte, betyder hjärta på italienska). Bucci och hans team tror att CUORE kommer att avslöja mer information om subatomära partiklar som kallas neutrino och varför det finns så mycket mer materia än antimateria i universum.

Men vänta en stund, vad har kall att göra med antimateria?

Forskare vill se ett sällsynt fenomen när antineutriner förvandlas till vanliga neutrinoer, eftersom att veta hur de gör det kan förklara varför det finns mer materia än antimateria. Dessutom kunde experimentet avslöja den exakta massan av dessa partiklar, något som forskare runt om i världen har försökt beräkna i flera år.

Poängen är: för att studera fenomenet måste omgivningstemperaturen vara cirka 10 millikevins. Det är här som kryostatdelen kommer in, eftersom det är han som kan göra det möjligt. När det har anpassats för detta experiment kommer dess inre fodras med hundratals kristaller som kan upptäcka neutrino genom strålning och temperaturförändringar, vilket ger Bucci och hans team en chans att observera händelsen.