בקצרה
נכון ל-13 בנובמבר 2026, הטמפרטורה הנמוכה ביותר שדווחה אי פעם היא טמפרטורה שקולה של 9.7 פיקו-קלווין, פחות מעשרה חלקי טריליון של מעלה מעל האפס המוחלט. אליה הגיעו 20,000 אטומי רובידיום על סיפון תחנת החלל הסינית טיאנגונג, והתוצאה פורסמה ב-Science ב-5 בנובמבר 2026 [1][2]. היא עוקפת את השיא הקודם, 38 פיקו-קלווין, בפקטור של בערך ארבעה [1][2].
עיקרי הדברים
- השיא הוא טמפרטורה שקולה של 9.7 פיקו-קלווין (pK), שפורסמה ב-Science ב-5 בנובמבר 2026 [1].
- הוא הושג בעיבוי בוזה-איינשטיין של 20,000 אטומי רובידיום על סיפון תחנת החלל הסינית, הידועה גם בשם טיאנגונג [1][2].
- השיא הקודם, 38 pK, הגיע מניסוי עם שבב אטומים בתנאי חוסר משקל; עיבוי בוזה-איינשטיין במעבדת האטומים הקרים של נאס"א בתחנת החלל הבינלאומית הגיע לטמפרטורות אפקטיביות נמוכות עד 52 pK, שדווחו ב-2022 [1][2][6].
- הטמפרטורה מתארת באיזו אטיות האטומים מתפשטים, ולא את הטמפרטורה של הציוד שסביבם [3].
- אפשר היה לצפות בענן מתפשט במשך 7 שניות, נתון שפיזיקאים בלתי תלויים מגדירים כחשוב אפילו יותר מהטמפרטורה עצמה [1][2].
- האפס המוחלט עצמו נחשב בלתי ניתן להשגה לפי החוק השלישי של התרמודינמיקה [4].
בעמוד הזה 11 חלקים
מהי הטמפרטורה הנמוכה ביותר שנמדדה אי פעם?
הטמפרטורה הנמוכה ביותר שדווחה אי פעם היא טמפרטורה שקולה של 9.7 פיקו-קלווין, שהושגה על סיפון תחנת החלל הסינית ופורסמה בכתב העת Science ב-5 בנובמבר 2026 [1][2]. פיקו-קלווין הוא טריליונית הקלווין, כלומר האטומים היו פחות מעשרה חלקי טריליון של מעלה מעל האפס המוחלט [2].
המאמר המדעי, שכותרתו “Quantum gases below 10 picokelvin in space”, מדווח על עיבוי בוזה-איינשטיין (BEC) של 2.0 × 10^4, כלומר 20,000, אטומים שהגיעו לטמפרטורה שקולה זו עם זמן התפשטות חופשית של 7.0 שניות [1]. החוקרים השתמשו באטומי רובידיום [2][3].
הדיווח של Science מציין שהתוצאה הורידה את הטמפרטורה הנמוכה ביותר שהושגה אי פעם בפקטור של ארבעה [2]. ארנסט ראזל (Ernst Rasel), פיזיקאי קוונטי באוניברסיטת לייבניץ בהנובר, שקבוצתו קבעה את השיא הקודם ב-2021, אמר ל-Science: “אני מברך את המדענים. אני מתרשם מאוד” [2].
כותרות רבות מעגלות את הנתון ל-10 פיקו-קלווין. שני המספרים מופיעים בסיקור: המאמר מדווח על פחות מ-10 pK, והכתב של Science מתאר את המהירויות הסופיות של האטומים כשקולות לכ-10 pK [1][2].
עד כמה 10 פיקו-קלווין קר בהשוואה לחלל?
קר הרבה יותר מכל דבר בטבע שאסטרונומים מכירים. החלל הריק מלא בקרינת הרקע הקוסמית, שנאס"א מודדת בכ-2.725 קלווין [5]. חלוקת 2.725 K ב-9.7 pK מראה שזוהר הרקע של היקום חם בערך פי 280 מיליארד מהאטומים על טיאנגונג.
האפס המוחלט, 0 קלווין, הוא מינוס 273.15 °C או מינוס 459.67 °F [4]. בסולמות האלה השיא החדש אינו ניתן להבחנה מהאפס המוחלט, ולכן פיזיקאים משתמשים בקלווין ובתת-יחידות הזעירות שלו:
- ננו-קלווין (nK): מיליארדית הקלווין. ניסויי BEC ראשונים הגיעו לכ-100 nK [2].
- פיקו-קלווין (pK): טריליונית הקלווין. ניסויי חלל נמצאים כיום בטווח הזה [1][2].
הגעה לאפס מדויק נחשבת בלתי אפשרית. גרסה אחת של החוק השלישי של התרמודינמיקה קובעת שהגעה לאפס המוחלט תדרוש מספר אינסופי של צעדים, הסביר סאיבל מיטרה (Saibal Mitra), פיזיקאי שרואיין ב-Live Science [4].
איך מדענים הגיעו ל-10 פיקו-קלווין?
על ידי לכידת אטומי רובידיום בלייזרים בתנאי חוסר משקל, מתן אפשרות לאטומים החמים ביותר להימלט, ואז מתן אפשרות לשאר להתפשט בעדינות [2][3]. לפי הדיווח של Science, השלבים היו [2]:
- לכידה: כ-2 מיליון אטומי רובידיום הוחזקו במלכודת אופטית פנימית ברוחב 54 מיקרומטר, שנוצרה במקום שבו נחתכות שתי קרני לייזר עוצמתיות. הלייזרים פעלו בהספק של 5 וואט.
- אידוי: ההספק הורד בהדרגה ל-0.2 מיליוואט, וכך האטומים האנרגטיים יותר יכלו להימלט. 20,000 האטומים שנותרו התקררו ל-3 nK.
- התפשטות: לאטומים אפשרו להתפשט למלכודת רחבה יותר, ברוחב 124 מיקרומטר, מה שהפחית את עוצמת האינטראקציה ביניהם. בסופו של דבר הם נעו במהירות של פחות מ-100 מיקרומטר לשנייה.
“אנחנו שומרים על אותו מספר אטומים. רק אנרגיית האינטראקציה משתנה”, אמר שוזונג צ'ן (Xuzong Chen) מאוניברסיטת פקין, המדען הראשי של המכשיר [2]. המכון לאופטיקה ומכניקה עדינה בשנחאי מוסיף שקירור באידוי במלכודת אופטית פועל פחות טוב בחוסר משקל, ולכן הצוות השתמש בשיפוע מגנטי נוסף כדי לסייע ביצירת העיבוי [3].
המכשיר הוא Cold Atom Physics Rack, הממוקם במודול המעבדה מנגטיאן של התחנה, ששוגר ב-2022 [2][3]. לפי המכון, המפתחים צמצמו מערכת קרקעית של כ-20 מטרים מעוקבים ו-10 טונות למכשיר טיסה של כ-0.7 מטר מעוקב וחצי טונה [3].
האם 9.7 פיקו-קלווין היא טמפרטורה אמיתית?
זו טמפרטורה שקולה שמתארת באיזו אטיות האטומים נעים, ולא קריאה של מד חום [3]. המכון בשנחאי קובע שהנתון 9.7 pK “מאפיין את ההתפשטות האיטית ביותר של האטומים”, ואינו אומר שהציוד או סביבתו הגיעו לאותה טמפרטורה [3].
המאמר המדעי עצמו משתמש בביטוי “טמפרטורה שקולה” [1]. מדענים מעריכים אותה לפי המהירות שבה ענן האטומים המשוחרר מתפשט; התפשטות איטית יותר פירושה אנרגיה נמוכה יותר [2][3]. Science מציין את המהירויות הסופיות כפחות מ-100 מיקרומטר לשנייה [2]. הדיווח של Phys.org על המאמר נותן טווח אי-ודאות של 7.0 עד 12.9 pK סביב הערך 9.7 pK [7].
ההבחנה הזו חשובה כשמשווים שיאים. גם השיא הקודם, 38 pK, וגם 52 pK של נאס"א הם טמפרטורות אפקטיביות שמוסקות ממהירות ההתפשטות של הענן, ולכן ההשוואה היא בין גדלים דומים, אף שהניסויים שונים בשיטתם [2][6][7]. השוואות לטמפרטורה של מקרר, של כוכב לכת או של החלל העמוק שימושיות להבנת קנה המידה, אך אינן פיזיקה מדויקת.
למה השיא נקבע בחלל ולא על כדור הארץ?
כוח המשיכה מושך אטומים קרים במיוחד כלפי מטה, ולכן מדענים נאלצים להחזיק אותם במלכודות חזקות יותר שמחממות אותם [2][3]. Science מסביר שכוח המשיכה לוחץ את האטומים אל השדות שמחזיקים אותם באוויר ובכך מעלה את הטמפרטורה שלהם [2]. במסלול אפשר להחליש מאוד את המלכודת ולצפות באטומים זמן רב יותר [3].
הפיזיקאי וולפגנג קטרלה (Wolfgang Ketterle) מ-MIT, חתן פרס נובל לשנת 2001, הציב את התצפית של שבע שניות בפרספקטיבה: “על כדור הארץ הוא היה נופל בכ-250 מטרים, כך שהוא ממש היה מתרסק לקרקע אלא אם יש לכם תא ואקום בגובה 250 מטרים” [3].
ניסיונות קודמים להימלט מכוח המשיכה כללו הפלת שבבי אטומים במגדלים והטסתם ברקטות תת-מסלוליות [2]. נאס"א שיגרה את מעבדת האטומים הקרים שלה לתחנת החלל הבינלאומית ב-2018 [2], ועיבוי בוזה-איינשטיין שנוצר בתחנה הגיע לטמפרטורות אפקטיביות נמוכות עד 52 pK, כפי שדווח ב-Nature Communications ב-2022 [6]. השיא הקודם, 38 pK עם 2 שניות של התפשטות חופשית, הגיע ממלכודת מגנטית של שבב אטומים בחוסר משקל [1]; Science News מתאר אותו כניסוי במגדל נפילה שפורסם ב-2021 [6].
המכשיר הסיני שונה משום שהוא משתמש במלכודות אופטיות, העשויות מאור לייזר, ולא במלכודות מגנטיות [1][2]. המאמר מציין שמלכודות אופטיות לא שימשו עד כה להכנת גזים קוונטיים כאלה בחוסר משקל [1].
מהו עיבוי בוזה-איינשטיין?
עיבוי בוזה-איינשטיין הוא מצב צבירה שבו אטומים קרים מאוד מצטופפים לגל קוונטי יחיד ופועלים בצורה קולקטיבית [2][3]. Science משווה אותו לפוטונים בקרן לייזר ומציין שאטומים ב-BEC יכולים לזרום ללא התנגדות וליצור תבניות התאבכות [2].
סטיינדרה נת' בוזה (Satyendra Nath Bose) ואלברט איינשטיין חזו את קיומם של עיבויים ב-1924; שתי קבוצות יצרו אותם לראשונה ב-1995, אחת עם רובידיום-87 ואחת עם נתרן-23, עבודה שזכתה בפרס נובל לפיזיקה ב-2001 [2]. Live Science מתאר את העיבוי כמתנהג כמו אטום יחיד [4].
מכיוון שהאפקטים נראים בקני מידה גדולים בהרבה מאטומים בודדים, BEC מאפשר לחוקרים לחקור התנהגות קוונטית ישירות [3]. להקדמה ידידותית למתחילים לרעיונות קרובים, ראו מחשוב קוונטי למתחילים: מה זה ומה זה לא. לסיפור נוסף מעולם מדעי החלל מהשבוע, ראו טלסקופ Euclid: מה מראה מפת הגלקסיות החדשה של ESA.
למה אפשר להשתמש באטומים קרים במיוחד בחלל?
בעיקר למדידות מדויקות ולסימולציה קוונטית; החוקרים ומומחים בלתי תלויים מתארים אותם ככיוונים לעבודה עתידית [2][3].
- בדיקת כוח המשיכה: זמני התפשטות ארוכים אידיאליים לניסויי התאבכות שיוכלו לבדוק אם כוח המשיכה מושך את כל סוגי האטומים באותה מידה, כפי שהתורה הכללית של היחסות מניחה, מדווח Science [2]. “7 השניות הן מדד איכות חשוב אפילו יותר מ-10 פיקו-קלווין”, אמר הולגר מילר (Holger Mueller) מ-UC Berkeley [2].
- אינטרפרומטרים אטומיים: ראזל אמר למכון בשנחאי שהרגישות שלהם עולה עם ריבוע הזמן שהאטומים שוהים במכשיר, ושכלים כאלה יוכלו לסייע במדידת שדה הכבידה של כדור הארץ ובבדיקת מודלים של חומר אפל [3].
- סימולציה קוונטית: הצוות מתכנן סריגים אופטיים, רשתות של נקודות לייזר שמדמות גביש, כדי לדמות אפקטים הקשורים להולכת-על בטמפרטורה גבוהה [2][3].
- אטומים מעורבים: אלן פרין (Hélène Perrin) מאוניברסיטת סורבון פריז נורד ציינה שמלכודות אופטיות יכולות להחזיק אטומים במצבים פנימיים שונים בו-זמנית [2].
ווייביאו צ'ן (Weibiao Chen) מהמכון בשנחאי אמר ל-Science שהמתקן “פתוח לקהילה הבינלאומית” [2]. אף אחד מהיישומים האלה עדיין לא הודגם עם המכשיר הזה.
| ניסוי | טמפרטורה | התפשטות חופשית | מקור |
|---|---|---|---|
| ניסויי BEC ראשונים על הקרקע (מראשית שנות ה-1990 ואילך) | כ-100 nK | לא צוין | חדשות Science [2] |
| מעבדת האטומים הקרים של נאס"א, תחנת החלל הבינלאומית (דווח ב-2022) | 52 pK | 1 שנייה | Science News [6]; Phys.org [7] |
| מלכודת מגנטית של שבב אטומים בחוסר משקל (מגדל נפילה, 2021, השיא הקודם) | 38 pK | 2 שניות | מאמר ב-Science [1]; Science News [6] |
| מלכודת אופטית בתחנת החלל הסינית (Science, 5 בנובמבר 2026) | 9.7 pK | 7.0 שניות | מאמר ב-Science [1] |
| קרינת הרקע הקוסמית, לצורך קנה מידה | כ-2.725 K | - | נאס"א [5] |
טעויות נפוצות
לומר שתחנת החלל או הציוד שלה הגיעו ל-10 פיקו-קלווין.
הדרך הנכונה: רק תנועת ענן האטומים מתאימה לטמפרטורה שקולה זו [3].
לטעון שמדענים הגיעו לאפס המוחלט.
הדרך הנכונה: השיא הוא 9.7 pK מעליו; האפס המוחלט נחשב בלתי ניתן להשגה [1][4].
לקרוא לזה המקום הקר ביותר ביקום כעובדה מוכחת.
הדרך הנכונה: יש לומר שזו הטמפרטורה הנמוכה ביותר שדווחה אי פעם במעבדה; היא נמוכה בהרבה מ-2.725 K של קרינת הרקע הקוסמית [2][5].
בלבול בין השיאים.
הדרך הנכונה: 38 pK היה השיא הקודם; מעבדת נאס"א בתחנת החלל הבינלאומית הגיעה לטמפרטורות אפקטיביות נמוכות עד 52 pK, שדווחו ב-2022 [1][2][6].
להניח שהיישומים כבר פועלים.
הדרך הנכונה: בדיקות כוח המשיכה וסימולציה קוונטית הן כיוונים מתוכננים, לא תוצאות במאמר זה [2][3].
שאלות נפוצות
מהי הטמפרטורה הנמוכה ביותר שנמדדה אי פעם?
9.7 פיקו-קלווין, שהושגה על ידי 20,000 אטומי רובידיום בתחנת החלל הסינית ופורסמה ב-Science ב-5 בנובמבר 2026 [1][2].
עד כמה 10 פיקו-קלווין קר בהשוואה לחלל?
קרינת הרקע הקוסמית היא כ-2.725 K, חמה בערך פי 280 מיליארד [5].
איך מדענים הגיעו ל-10 פיקו-קלווין?
מלכודות לייזר, קירור באידוי עד 3 nK ואז התפשטות עדינה למלכודת רחבה יותר בחוסר משקל [2][3].
האם 9.7 פיקו-קלווין היא טמפרטורה אמיתית?
זו טמפרטורה שקולה המבוססת על אטיות התפשטות האטומים, לא הטמפרטורה של הציוד [3].
מילון מונחים
- פיקו-קלווין
- טריליונית הקלווין.
- אפס מוחלט
- 0 קלווין, או מינוס 273.15 °C; הטמפרטורה הנמוכה ביותר האפשרית.
- עיבוי בוזה-איינשטיין
- מצב צבירה שבו אטומים קרים במיוחד חולקים גל קוונטי אחד.
- מלכודת דיפול אופטית
- מלכודת שמחזיקה אטומים במקום שבו נחתכות קרני לייזר עוצמתיות.
- קירור באידוי
- קירור על ידי מתן אפשרות לאטומים האנרגטיים ביותר להימלט ממלכודת.
מקורות
- Quantum gases below 10 picokelvin in space Science · 2026-11-05
- China space experiment creates coldest temperature ever Science (AAAS) · 2026-11-05
- China's space station sets new atomic cooling record Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, CAS · 2026-11-10
- Chinese scientists cool atoms to coldest temperatures ever observed in record-breaking space station experiment Live Science · 2026-11-12
- Tests of Big Bang: The CMB NASA WMAP · 2026-04-16
- Record-low temperature created on China's space station Science News · 2026-11-05
- Scientists achieve record-breaking low temperature on China's space station, paving the way for new physics experiments Phys.org · 2026-11-06
תגובות
הערות מובילות