ساردترین ماددەکان لە جیهاندا لە ئەنتارەکتیکا نییە. لەسەر لوتکەی چیای ئێڤرێست نیین و لە سەهۆڵ بەندانیشدا نەنێژراون. بەڵکو لە تاقیگەکانی فیزیادان: ئاوێتە گازییەکان تەنها شکانی پلە هەڵدەگرێت لەسەروو سفری تەواو. ٣٩٥ ملیۆن جار ساردترە ،لە بەفرگرەکەت ١٠٠ ملیۆن جار ساردترە لە نایترۆجینی شل، و ٤ ملیۆن جار ساردترە لە بۆشایی دەرەکی ئاسمان. ئەو پلە گەرمییە کەمە دەروازەیەکی بەخشیوە بە زاناکان لە کارە ناوەکییەکان لە ماددەدا، و ڕێگە دەدات بە ئەندازیارەکان بۆ بنیاتنانی ئامێری خەیاڵبڕی هەستیار کە هەموو شتێکمان زیاتر پێ دەڵێت هەر لە دەربارەی هەسەرەکەمانەوە تاکو ئەوەی چی ڕوو دەدات لە دوورترین شوێنەکانی گەردون. ئێمە چۆن ئەم پلە گەرمییە بەرزەمان دروست کرد؟ بە کورتی، بە هێواش کردنەوەی جوڵەی گەردیلەکان. کاتێك ئێمە دەربارەی پلەی گەرمی دەدوێین، لە ڕاستیدا ئەوەی باسی دەکەین، جوڵەیە. ئەو گەردیلانەی کە تەنە ڕەقەکان و شلەکان و و گازی دروست دەکەن هەموو کات دەجوڵێن. کاتێك گەردیلەکان خێراتر دەجوڵێن، ئێمە هەست بە گەرمی ماددەکە دەکەین. کاتێك هێواشتر دەجوڵێن، ئێمە هەست بە ساردی ماددەکە دەکەین. بۆ ئەوەی لە ژیانی ڕۆژانەماندا شتێکی گەرم یان گاز سارد بکەین لە ژینگەیەکی ساردتردا دایدەنێین، وەکو بەفرگر. هەندێك جوڵەی گەردیلە لە شتە گەرمەکەدا دەگوازرێتەوە بۆ دەورو بەر، و سارد دەبێتەوە. بەڵام سنورێك بە ئەمە هەیە: لەبەرئەوەی بۆشایی دەرەکی ئاسمان زۆر گەرمە بۆ دروست کردنی پلەی گەرمی زۆر نزم. لەبری ئەوە، زاناکان ڕێگایەکی ڕاستەوخۆیان دۆزییەوە بۆ کەم کردنەوەی جوڵەی گەردیلەکان بەهۆی تیشکی لێزەر. لە زۆربەی بارودۆخەکاندا، وزەی تیشکی لێزەرشتەکان گەرم ئەکات. بەڵام بە ڕێگەیەکی زۆر تایبەت بەکارهێنرا، تەوژمی تیشکەکە توانی جوڵەی گەردیلەکان بوەستێنێت، و ساردیان بکاتەوە. هەر ئەمەیە کە ڕوودەدات لەو ئامێرەی پێی دەڵێن تیشکگری موگناتیسی. گەردیلەکان دەخرێنە کەمۆڵەیەکی بەتاڵەوە، و مەودا موگناتیسییەکە ڕایان دەکێشێت بەرەو ناوەڕاست. تیشکی لێزەرەکە کە لە ناوەڕاستی کەمۆڵەکە دەدات تەنها بۆ دووبارەبوونەوەی ڕاست ڕێکخراوە کە گەردیلەیەك بەرەو ڕووی دەجوڵێت فۆتۆنێک لە تیشکی لێزەرەکە هەڵدەمژێت و هێواش دەبێت. ئەنجامی هێواش بوونەوەکە لە گواستنەوەی تەوژمەکەوە دێت لە نێوان گەردیلە و فۆتۆن. ،سەرجەمی شەش تیشکەکە ،لە ڕیزکردنێکی ستوونی دڵنیایی دەدات کە کۆسپ لەبەردەم گەردیلە گواستراوەکان هەیە لە هەموو ئاڕاستەکانەوە. لە ناوەڕاستدا، لەو شوێنەی کە تیشکەکان یەکدەبڕن، گەردیلەکان بە تەمبەڵی دەجوڵێن، وەك ئەوەی کەوتبێتنە ناو شلەیەکی خەستەوە — ئەو ئەنجامەی توێژەرەان دەستیان خست بە "دۆشاوی تیشکی" ناسرا. تیشکگری موگناتیسی وەکو ئەوە دەتوانێت گەردیلەکان سارد بکاتەوە بۆ تەنها ژمارەیەکی کەمی مایکرۆ کێلڤن - بۆ نزیکەی ٢٧٣- پلەی سیلیزی. ئەم تەکنیکە لە ساڵی ١٩٨٠کان پەرەی پێدرا، و ئەو زانایەنەشی کە بەشداریان تێدا کرد لە ساڵی ١٩٩٧ خەڵاتی نۆبڵیان لە فیزیادا وەرگرت. لەو کاتەوە، لێزەری ساردکردنەوە گەشەی پێدراوە بۆ گەشتن بە پلەی گەرمی کەمتریش. بەڵام بۆچی دەتەوێت گەردیلەکان بەو ڕادەیە سارد بکەیت؟ سەرەتا، گەردیلە ساردەکان دەتوانن پشکنەری زۆر باش دروست بکەن. بە وزەیەکی زۆر کەم، بڕوا پێنەکراوانە هەستیارن بۆ لەرینەوەکان لەناو ژینگەدا. ئینجا بەکارهاتوون لەو ئامێرانەدا کە نەوت و کانزا نیشتووەکانی ژێر زەوی دەدۆزنەوە. هەروەها کاتژمێری گەردیلەیی زۆر تەواو دروست دەکەن، وەکو ئەوانەی کە بەکارهاتوون لە ماگە دەستکردە جیهانیەکان بۆ دۆزینەوەی شوێن. دووەم، گەردیلە ساردەکان ئەگەرە قەبەکان لەخۆ دەگرن بۆ پشکنینی سنوورەکان لە فیزیادا. ئەو پەڕی هەسیاری ئەمانە وایان لێ دەکات پاڵێوراو بن بۆ ئەوەی بەکاربێن لە توێژینەوەی شەپۆلەکانی کێشکردن لە پشکنەری بۆشایی ئاسمانی داهاتوو هەروەها بەسوودن بۆ خوێندن دەربارەی دیاردە گەردیلەییەکان و ناگەردیلەییەکان، کە پێویستی بە پێوانەکردنی لەرینەوە زۆر بچوکەکانە لە وزەی گەردیلەکان. ئەوانە لە پلەی گەرمی ئاساییدا نوقم دەبن، کاتێك خێرایی گەردیلەکان نزیکی سەدان مەترن لە چرکەیەکدا. لێزەری ساردکردنەوە دەتوانێت گەردیلەکان هێواش بکاتەوە بۆ چەند سانتیمەترێك/چرکەدا - ئەمەش بەسە بۆ جوڵە کە هۆکارەکەی کاریگەری بڕی گەردیلەییە بۆ ئەوەی ڕوون بێت. گەردیلە سەروو ساردیەکان ڕێگەیان بۆ زاناکان کردۆتەوە بۆ خوێندنی دیاردەکان وەکو خەستی بوز- ئەنیشتاین، کە تیایدا گەردیلەکان ساردکران بۆ نزیکی سفری تەواو و دەبێت بە بارێکی نوێی دەگمەن لە ماددەکەدا. کەواتە تاکو توێژەران بەردەوام بن لە گەڕانەکەیان بۆ تێگەشتن لە یاساکانی فیزیا و ڕوون کردنەوەی ئاڵۆزیەکانی گەردوون، گەردیلە هەرە ساردەکان یارمەتیان دەدەن بۆ سەرکەوتن.
The coldest materials in the world aren’t in Antarctica. They’re not at the top of Mount Everest or buried in a glacier. They’re in physics labs: clouds of gases held just fractions of a degree above absolute zero. That’s 395 million times colder than your refrigerator, 100 million times colder than liquid nitrogen, and 4 million times colder than outer space. Temperatures this low give scientists a window into the inner workings of matter, and allow engineers to build incredibly sensitive instruments that tell us more about everything from our exact position on the planet to what’s happening in the farthest reaches of the universe. How do we create such extreme temperatures? In short, by slowing down moving particles. When we’re talking about temperature, what we’re really talking about is motion. The atoms that make up solids, liquids, and gases are moving all the time. When atoms are moving more rapidly, we perceive that matter as hot. When they’re moving more slowly, we perceive it as cold. To make a hot object or gas cold in everyday life, we place it in a colder environment, like a refrigerator. Some of the atomic motion in the hot object is transferred to the surroundings, and it cools down. But there’s a limit to this: even outer space is too warm to create ultra-low temperatures. So instead, scientists figured out a way to slow the atoms down directly – with a laser beam. Under most circumstances, the energy in a laser beam heats things up. But used in a very precise way, the beam’s momentum can stall moving atoms, cooling them down. That’s what happens in a device called a magneto-optical trap. Atoms are injected into a vacuum chamber, and a magnetic field draws them towards the center. A laser beam aimed at the middle of the chamber is tuned to just the right frequency that an atom moving towards it will absorb a photon of the laser beam and slow down. The slow down effect comes from the transfer of momentum between the atom and the photon. A total of six beams, in a perpendicular arrangement, ensure that atoms traveling in all directions will be intercepted. At the center, where the beams intersect, the atoms move sluggishly, as if trapped in a thick liquid — an effect the researchers who invented it described as “optical molasses.” A magneto-optical trap like this can cool atoms down to just a few microkelvins — about -273 degrees Celsius. This technique was developed in the 1980s, and the scientists who'd contributed to it won the Nobel Prize in Physics in 1997 for the discovery. Since then, laser cooling has been improved to reach even lower temperatures. But why would you want to cool atoms down that much? First of all, cold atoms can make very good detectors. With so little energy, they’re incredibly sensitive to fluctuations in the environment. So they’re used in devices that find underground oil and mineral deposits, and they also make highly accurate atomic clocks, like the ones used in global positioning satellites. Secondly, cold atoms hold enormous potential for probing the frontiers of physics. Their extreme sensitivity makes them candidates to be used to detect gravitational waves in future space-based detectors. They’re also useful for the study of atomic and subatomic phenomena, which requires measuring incredibly tiny fluctuations in the energy of atoms. Those are drowned out at normal temperatures, when atoms speed around at hundreds of meters per second. Laser cooling can slow atoms to just a few centimeters per second— enough for the motion caused by atomic quantum effects to become obvious. Ultracold atoms have already allowed scientists to study phenomena like Bose-Einstein condensation, in which atoms are cooled almost to absolute zero and become a rare new state of matter. So as researchers continue in their quest to understand the laws of physics and unravel the mysteries of the universe, they’ll do so with the help of the very coldest atoms in it.