d라이브러리

물체는 어느 정도까지 차가워질 수 있을까? 미국 매사추세츠공대(MIT) 물리학자들은 최근 최저온도기록을 경신했다고 ‘사이언스’ 9월 12일자에 발표했다.

이들은 2천5백개 나트륨 원자의 온도를 절대온도 0K(-273.15℃)에 매우 가까운 1백억분의 5K까지 낮췄다. “우리가 알고 있는 지구상의 어떤 물질도 자연적으로 이렇게 차가운 것은 없다”고 연구팀을 이끈 아론 린하르트 박사는 말했다. 심지어 우주 공간도 이보다 60억배나 뜨거운 3K다.

연구팀은 중력과 자기장이 균형을 이룬 상태에서 원자들을 붙잡은 다음 기체를 팽창시켰다. 기체가 팽창하면 원자들 사이의 간격이 넓어지고 온도가 내려간다.

기체 상태에서는 원자가 움직이는 평균속도로 온도를 측정한다. 온도가 4백50pK(피코켈빈, 1pK은 10-12K)으로 떨어졌을 때 나트륨 원자의 초당 평균 속도는 1mm에 불과했다.

원자시계는 원자 내부의 핵전이 진동수를 통해 시간을 측정한다. 그런데 원자가 뜨거울 때는 움직임이 일정하지 않다. 따라서 원자가 차가울수록 더 정확한 시계를 만들 수 있다. 이 연구는 좀더 정확한 원자시계 제작에 이용될 수 있다.