Bilim dünyasında çığır açan çalışma: Uzaydan daha soğuk sıcaklık elde edildi

ABD'nin California eyaletindeki Menlo Park'ın altında yer alan yaklaşık 1 kilometre uzunluğundaki bir tünel, artık evrenimizin çoğunluğundan daha soğuk. Buradaki Dünya'da elektronları birbirine çarpan bir parçacık hızlandırıcı, uzaydakinden daha soğuk sıcaklıklara ulaştı.

Stanford Üniversitesinin bulunduğu yeraltı tünelinde SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı tarafından yönetilen güçlü bir X-ışını lazeri olan Linac Tutarlı Işık Kaynağı (LCLS) bulunmaktadır. 2009'dan bu yana, parçacık hızlandırıcı, elektronları bakır bir borudan çekerek ve saniyede 120 X-ışını darbesi üreterek bilim insanlarına maddenin moleküler ve atomik yapısına eşi görülmemiş bir bakış açısı kazandırdı. Sonuç olarak genellikle dünyanın en güçlü röntgeni olarak kabul edilmekte ve daha da güçlenmek üzere.

SLAC, LCLS-II yükseltme projesinin son aşamalarında. Tamamlandığında, hızlandırıcı saniyede bir milyon X-ışını darbesi üretebilecek. Ancak bunu yapmak için, makinenin elektronların daha da hızlı hareket etmesine izin veren, elektrik direncinin ortadan kalkmasını tanımlayan bir terim olan süper iletkenlik yeteneğine sahip olması gerekiyor. Bunu başarmanın tek yolu ise çok çok soğuk hale getirmek. Bu nedenle ekip, hızlandırıcının yaklaşık 1 kilometre uzunluğundaki kısmına bir dizi süper soğutma modülü yerleştirdi ve sıcaklıkları 15 Nisan'da başarıyla neredeyse mutlak sıfıra indirdi.

NEREDEYSE MUTLAK 0 DERECE

Laboratuvarın Kriyojenik Bölüm direktörü Eric Fauve, "Ortam sıcaklığında çalışan LCLS'ye güç veren bakır hızlandırıcının aksine, LCLS-II süper iletken hızlandırıcı 2 kelvin'de, mümkün olan en düşük sıcaklık olan mutlak sıfırın sadece 4 derece Fahrenhayt üzerinde çalıştı." dedi. Yani, X-ışını lazerinin parçaları, uzayın ve evrenin çoğundan daha soğuk hale geldi.

Ekip, süper iletkenlik için gereken inanılmaz derecede düşük sıcaklıklara ulaşmak için LCLS-II'yi, helyum gazını mutlak sıfırın birkaç derece üzerinde sıvı fazına soğutan iki helyum kriyoplantıyla donattı. Bu, İsviçre'nin Cenevre kentinde bulunan dünyanın en büyük atom parçalayıcısı Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın süper iletken soğutma yöntemlerine benzemekte.

Hızlandırıcı nihayet 10 Mayıs'ta açıldı. Şimdi, LCLS-II bilim insanlarına moleküllere daha kesin bir bakış sunabilecek, nadir kimyasal olayları gözlemleyebilecek ve tek tek atomların hareketlerini doğrudan ölçebilecekler. Merkezin, ilk X-ışınlarını bu yıl içinde üretmesi bekleniyor.

YENİ KEŞİFLERİN ÖNÜNÜ AÇACAK

Araştırmacılar, yeni anlayışın aynı zamanda zengin bilimsel keşiflere ve teknolojik gelişmelere yol açabileceğine inanıyor. Örneğin, X-ışını, araştırmacıların iklim değişikliğinden etkilenen toprak, su ve hava kimyasallarını en ince ayrıntısına kadar incelemesine izin vererek yeni temiz enerji teknolojisinin oluşturulmasına yardımcı olabilir.

SLAC araştırmacıları, yeni fotovoltaik ve güneş enerjisi teknolojisi biçimlerini araştırmak için LCLS'yi de kullanıyor. SLAC ekibi, yeni veri toplama ve depolama yöntemleri geliştirdikçe, X-ışını kullanan tüm araştırma projeleri de yeni bilgi işlem biçimlerine yol açabilir.

LCLS direktörü Mike Dunne bir basın açıklamasında, "Sadece birkaç saat içinde LCLS-II, mevcut lazerin tüm ömrü boyunca ürettiğinden daha fazla X-ışını darbesi üretecek. Bir zamanlar toplanması aylar sürebilen veriler dakikalar içinde üretilebilir. X-ray bilimini bir sonraki seviyeye taşıyacak, yepyeni bir çalışma yelpazesinin önünü açacak ve toplumumuzun karşı karşıya olduğu en büyük zorluklardan bazılarını ele almak için devrim niteliğinde teknolojiler geliştirme yeteneğimizi geliştirecek." şeklinde önemini açıkladı.