Bạn biết nơi lạnh nhất trong vũ trụ nằm ở đâu không? Với hiểu biết của nhân loại vào lúc này, thì đó là Nebula - một tinh vân nằm cách chúng ta 5.000 năm ánh sáng.
Các loại khí trong tinh vân này còn lạnh hơn cả bản thân vũ trụ
Tuy nhiên dù là Nebula thì nhiệt độ cũng không xuống được đến độ 0 tuyệt đối - hay 0°K (độ Kelvin, tương đương -273,15°C). Nhiệt độ lạnh nhất ước tính ở Nebula chỉ là 1,15°K, hay -272°C thôi.
Nhưng bất ngờ thay, giờ đây trên quỹ đạo Trái đất lại có một nơi thực sự lạnh bậc nhất vũ trụ, hơn cả Nebula. Và đó chính là trạm vũ trụ quốc tế ISS nổi tiếng của chúng ta.
ISS chỉ mới đạt được danh hiệu này thôi, sau khi các chuyên gia đã đưa nhiệt độ tại khoang thí nghiệm của ISS xuống chạm mốc 0 tuyệt đối. Đúng hơn thì là gần chạm (chỉ cao hơn 0°K một phần rất nhỏ của 1 độ), nhưng như là quá đủ để đi vào lịch sử về nơi lạnh nhất từng được ghi nhận trong vũ trụ rồi.
Cụ thể, nghiên cứu được thực hiện trong phòng thí nghiệm Nguyên tử lạnh (Cold Atom Laboratory - CAL), nhằm mục đích tạo ra một trạng thái vật chất không giống với bất kỳ dạng nào khác trong 4 loại đã biết (bao gồm rắn, lỏng, khí và plasma). Đó là trạng thái ngưng tự Bose-Einstein (Bose-Einstein Condensate - BEC).
BEC là một trạng thái vật chất của khí boson loãng bị làm lạnh đến nhiệt độ rất gần độ 0 tuyệt đối, khiến nguyên tử dịch chuyển giống như những đợt sóng - tức là rất khác thường. Nếu hiểu được trạng thái này, chúng ta sẽ có những manh mối về các hiện tượng vật lý xảy ra lúc cực độ.
Và với thí nghiệm này thì đây là lần đầu tiên BEC được tạo ra thành công trong quỹ đạo của Trái đất.
"Được thí nghiệm BEC trong trạm vũ trụ thực sự giống như một giấc mơ," - Robert Thompson, chuyên gia của NASA trong dự án CAL cho biết.
"Một hành trình dài để đến được đây, nhưng quả thực rất đáng, vì chúng tôi có rất nhiều thứ có thể làm được với số công cụ này."
Thiết bị thí nghiệm của CAL
Nói một cách chính xác, CAL đã đưa đượt nhiệt độ xuống tới mức 100 nanokelvin (1 nanokelvin = 1 phần tỉ Kelvin) - nghĩa là lạnh hơn rất nhiều so với vũ trụ (vốn là 3°K) và Nebula rồi. Và trong môi trường vũ trụ, BEC đã tồn tại lâu hơn, giúp khoa học quan sát được kỹ hơn.
Để tạo ra BEC, các chuyên gia sử dụng từ trường hoặc laser. Các loại khí mật độ thấp sẽ được nhốt vào trong nguyên tử, rồi nhiệt độ trong đó sẽ ngày càng giảm đi khi nguyên tử giãn ra. Khí bị nhốt trong đó càng lâu, nhiệt độ càng giảm xuống, cho đến khi đạt đến trạng thái BEC.
Trên Trái đất, BEC chỉ tồn tại được vài phần của một giây do ảnh hưởng của trọng lực. Nhưng trên CAL, BEC có thể kéo dài đến 5-10s, và chúng ta có thể lặp lại thí nghiệm đến 6h mỗi ngày. Đó là những con số quá ấn tượng để tiếp tục nghiên cứu sâu hơn.
Được biết, CAL vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, và dự tính được vận hành vào tháng 9 tới đây nếu không có trục trặc gì xảy ra. Dù vậy, với thành công lần này, khả năng gặp lỗi là cực kỳ nhỏ.
Tham khảo: IFL Science