Ne gre vse hitreje, višje, močneje kot na olimpijskih igrah. In tudi navzdol se slej ali slej udari v trdno, mrzlo dno.

Tako kot hitreje od svetlobe ni mogoče potovati, tudi hladneje od absolutne ničle pri −273,15 stopinjah Celzija ne more biti.

Takšno temperaturo je tudi izjemno težko doseči. Vesolje samo v vsej svoji veličini nima točk (vsaj znanih), ki bi bile tako hladne.

Eden od razlogov tiči v tem, da nas veliki pok, 14 milijard let stara eksplozija, še vedno greje. Njega fotoni tavajo po vesolju in ga držijo ogretega na približno dve stopinji topleje od absolutne ničle.

Že samo zaznati podrobnosti tega prasevanja je bila težka naloga za človeštvo. Natančneje, za Evropsko vesoljsko agencijo in njen satelit Planck. Instrumente na krovu so morali vzdrževati na stotinko stopinje nad absolutno ničlo, da lastna toplota ni motila meritev. Planck je bil tedaj sam najhladnejša znana točka v vesolju.

Najhladnejša še obstoječa točka nečloveškega izvora je sicer planetarna meglica Bumerang (desno v galeriji), stopinjo topleje. Planck so nedavno upokojili.

Laboratorij na nebu
Ameriška vesoljska agencija Nasa namerava rekord preseči. Tudi v tokratnem poskusu bo cilj vesolje, saj je domača Zemlja neugodna. Ko gre za tako ekstremne poskuse, so celo sile, kot je gravitacija, moteče.

Po rekordu bodo posegli astronavti na Mednarodni vesoljski postaji (ISS), poroča Nasin Jet Propulsion Laboratory. Vodja znanstvenega dela projekta, Rob Thompson, je postavil cilj: 100 pikokelvinov.

To je le deset milijardink stopinje Celzija nad absolutno ničlo, v področju, kjer se toplotna aktivnost atomov teoretično ustavi, zatrjujejo v JPL-ju.

To je tudi poglavitni razlog za milijonski projekt, ki naj bi se na Mednarodni vesoljski postaji začel z letom 2016.

Samoumevni koncepti postanejo nebistveni
Pri tako nizki temperaturi postanejo samoumevni koncepti, kot so trdno stanje in kapljevine (tekočine in plini), nebistveni.

Tam vladajo zakoni kvantne fizike, ki so na trenutke človeškemu umu nelogični, če že ne nenavadni. Atomi so podvrženi novim pravilom.

Biti na več krajih hkrati
Kvantna fizika opisuje zakonitosti, ki veljajo le za atome in še manjše delce od njih. Vsi ti postanejo hkrati delci in valovanje, lahko so na več krajih obenem. V tem svetu ni nič gotovega: vlada mu verjetnost.

Ekipa za laboratorijem Cold Atom Lab na ISS-ju se bo lotila posebnega stanja, imenovanega Bose-Einsteinov kondenzat (BEK). V teoriji sta ga predvidela že znana fizika Albert Einstein in Nath Bose na začetku prejšnega stoletja.
V praksi sta ga prvič izmerila Carl Edwin Wieman in Eric Cornell 70 let pozneje, leta 1995, in zato prejela Nobelovo nagrado.

To stanje zavzamejo bozoni (eni od najmanjših osnovih delcev sploh), ohlajeni na temperaturo blizu absolutne ničle. Cornell in Wieman sta zamrznila atome rubidija in dosegla, da jih je večina padla na najnižje kvantno stanje. Posebnost je v tem, da pri tem kvantni pojavi lahko postanejo vidni na makroskopskem merilu.

Natančneje, znanstvenika sta ugotovila, da se, če nekaj milijonov rubidijevih atomov zamrzneš na skoraj absolutno temperaturno ničlo, ti združijo in postanejo en sam val snovi.

Če skupaj postaviš dva takšna Bose-Einsteinova kondenzata, se med seboj ne pomešata kot običajni plini, ampak se poravnata kot valovi. Ustvarijo se tanke, vzporedne plasti snovi, ki jih ločuje prazen prostor.

Atom iz enega BEK-a se lahko združi z atomom drugega BEK-a. In kaj nastane? Atoma ni več, poroča Nasa Science.

Na Mednarodni vesoljski postaji bodo raziskovalci tako mešali mrzle pline in opazovali, kaj se zgodi.

"Mešanice raznovrstnih atomov lebdijo skoraj povsem brez medsebojnih motenj," je razložil Thompson. To znanstvenikom omogoči, da opravijo natančne meritve sicer izjemno šibkih interakcij in ravno tu pričakujejo, da bodo našli nove kvantne zakonitosti.

Pri tem jih ne bo motila Zemljina gravitacija.

Mrzlost pločevinke razpršila
Thompson je pojasnil, zakaj. Ko se plin širi, se ohlaja, podobno, kot se ohladi pločevinka s plinom pod pritiskom, ko iz nje pršimo. Pline na kvantni ravni hladijo na podoben način, le da jih ne hranijo v pločevinki, temveč lebdijo v nekakšni magnetni "pasti".

Magnetno past moti gravitacija
Na Zemlji za takšne pasti potrebujejo močnejše magnetno polje, saj morajo atome plina podpirati nasproti sili gravitacije. Na ISS-ju, kjer vlada mikrogravitacija, so magnetna polja lahko veliko šibkejša, plin se lahko bolj razširi in bolj ohladi, je pojasnil vodja projekta.

Na področju znanstvene fantastike
In kaj nameravajo s tem sploh doseči? Še sami zares ne vedo. Thompson sam je naštel nekaj potencialnih praktičnih rezultatov delovanja laboratorija, ki zvenijo kot znanstvena fantastika: kvantna tipala, merilci interference med valovi snovi, atomski laserji. "Vstopamo na neznano področje," je izjavil.

Laboratorij Nasin znanstvenik vidi kot vrata v kvantni svet. Se lahko odprejo v obe smeri?

Thompson meni, da bi lahko v "naš" makrosvet s tem spustili stvaritve kvantne fizike, poroča Nasa Science. Če bo namreč ekipi uspelo doseči zastavljene razmere, bodo lahko skupaj sestavili kvantne valove atomov v širini človeškega lasu. In človeško oko bo na mrzlem dnu lahko samo uzrlo svet kvantnega.