Der foregår mystiske ting, når man zoomer helt ind på Jordens mindste bestanddele. Atomer og molekyler farer konstant rundt i rummet, laver pirouetter, vibrerer og roterer om sig selv.
Kort sagt er Jordens mindste bestanddele nogle 'vildbasser', og det gør livet svært for forskere, som ønsker at studere og kontrollere dem.
Nu er det imidlertid lykkedes forskere fra Aarhus Universitet at udvikle en ny teknik, som kan afkøle de vilde molekyler og få dem til at være næsten fuldstændig i ro.
Det skriver Videnskab.dk, hvor du kan læse, præcis hvordan forskerne kan bruge den nye teknik til.
»De har vist, at teknikken virker, og det giver dem et fremragende redskab, som vil sætte dem i stand til at lave mange spændende eksperimenter fremover. Det åbner for en masse muligheder, fordi de nu har langt bedre kontrol, end man hidtil har haft over molekylerne,« lyder vurderingen fra professor Anders Sørensen fra afdelingen for Ultrakolde atomer og kvanteoptik ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.
Atomer og molekyler er ustyrlige
For at forstå den nye undersøgelse skal du måske ruske lidt op i hukommelsen og tænke tilbage på, hvad du har lært i skolens fysiktimer.
Læs også hos Videnskab.dk: Hvad er den lavest mulige temperatur?
Her lærte du formentlig, at varme får molekyler og atomer til at bevæge sig – jo varmere det er, des mere farer de rundt i rummet.
Hvis man køler atomerne og molekylerne ned til det absolutte nulpunkt – altså en temperatur på minus 273 grader Celsius, svarende til 0 graders Kelvin – så står de imidlertid helt stille.
I praksis er det dog nærmest umuligt for forskerne at få gjort molekyler så kolde, at de er helt uden bevægelse.
Men verden over arbejder forskerne på at opnå denne fuldstændig stille tilstand, og en udbredt metode til at afkøle og stoppe atomer og molekylers bevægelse er at gøre brug af laserlys (se faktaboks for detaljer).
Læs også hos Videnskab.dk: Det koldeste område i universet bliver skabt på ISS
Laserlys kan få ro over atomer
Ved hjælp af laserlys kan forskerne nemlig opnå at 'fastfryse' de små bestanddele til bestemte punkter i rummet, men generelt er problemet, at molekylerne stadig står og vibrerer eller roterer om sig selv, fortæller professor Michael Drewsen.
»De er lokaliseret til et bestemt punkt, men de står stadig og vibrerer og laver pirouetter om sig selv. Man kan sige, at molekylerne sidder fast i en struktur, som er kold, mens de danser rundt om sig selv,« forklarer Michael Drewsen, som er hovedforfatter på den nye undersøgelse og professor ved Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet.
I sin nye undersøgelse har Michael Drewsen netop brugt laserkøling til at få positivt ladede molekyler og atomer til at stå stille og samle sig i en særlig struktur – en såkaldt coulomb-krystal.
Læs også hos Videnskab.dk: Første billeder af atomerne i verdens koldeste krystal
»Atomerne og molekylerne køles til en temperatur, som svarer til en hundrededel grad over det absolutte nulpunkt. Så de er lokaliseret ufattelig godt,« forklarer Michael Drewsen.
Kold gas stopper molekylernes dans
Selvom molekylerne og atomerne i den nye undersøgelse altså blev godt fastfrosne på bestemte positioner, så roterede og vibrerede molekylerne fortsat på hver deres position.
For at få dem til at stoppe disse bevægelser gjorde Michael Drewsen brug af en anden kendt afkølingsteknik – nemlig at sende en ultrakold helium-gas ind mod molekylerne.
»Det lykkedes for os at holde molekylerne lokaliseret i denne her krystalstruktur samtidig med, at vi kunne sende en kold gas ind på dem. Det er en meget tynd, kold gas, som nedkøler molekylernes rotation og vibration gennem kollisioner,« forklarer Michael Drewsen.
Læs også hos Videnskab.dk: Nyt termometer kan måle milliardtedele grader