با توجه به قوانین اصلی ترمودینامیک، چنانچه یک شیرینی پای سیب داغ را از داخل فر برداشته و آن را مقابل پنجره بگذارید دمای آن رفته رفته کاهش یافته و در نهایت به دمای هوای اطراف خود می‌رسد.

با این حال فیزیکدان‌ها به تازگی کشف کرد که ذرات باردار (یون) در شرایط خاصی از این قانون پیروی نمی‌کنند. در واقع فرآیند سرد شدن این ذرات به گونه‌ای است که به یک دمای ثابت نهایی نمی‌رسند.

"اریک‌ هادسون" یکی از اعضای تیم بررسی دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس در این خصوص می‌گوید: این تخلف آشکار از قوانین شناخته شده‌ی ترمودینامیک از آنجا ناشی می‌شود که همه چیز به دمای دقیق پای سیب قبل از قرار دادن آن در مقابل پنجره بستگی دارد. این دما تعیین می‌کند که پای سیب بر طبق انتظار در دمای محیط خنک شود یا حتی به صورت خود به خود آتش بگیرد.

در فرآیند مشاهده‌ی خواص مکانیکی کوانتومی پنهان ذرات، فیزیکدان‌ها اغلب از روش سردسازی استفاده می‌کنند تا جنبش و حرکت ذرات کندتر شده و کنترل بیشتری بر نظارت خود داشته باشند.

برای خنک کردن یون‌ها از تکنیکی به نام "سردسازی با کمک گاز بافر" استفاده می‌شود که به شکل موثری یون‌ها را در دام انداخته و در معرض ابری از اتم‌های سرد قرار می‌دهد.  

هر بار که یون‌ها با اتم‌های حاضر در ابر برخورد می‌کنند، انرژی، بین آن‌ها منتقل می‌شود. این روند تا زمانی ادامه پیدا می‌کند که هر دو گروه اتم‌ها و یون‌ها به دمای خنک یکسان برسند. درست همان ماجرایی که درباره‌ی پای سیب فرضی صادق است. می‌توان گفت که رسیدن به یک دمای مشخص نتیجه‌ای بود که فیزیکدان‌ها انتظار داشتند.

اما هادسون و تیم او، برای اولین بار، نشان دادند که واقعیت بسیار پیچیده‌تر و عجیب‌تر از این توقع است!

برای بررسی رفتار یون‌های به دام افتاده، تیم تحقیقاتی نمونه‌ای از یون‌های باریم و اتم‌های کلسیم سرد شده با سرمایش را فراهم کردند. هر دو گروه اتم‌ها و یون‌ها به دمایی بیشتر از یک هزارم درجه بالاتر از صفر مطلق خنک شده بودند.

یون‌ها در ابری متشکل از سه میلیون اتم کلسیم فوق سرد شده غوطه‌ور بودند. نوسانات سریع میدان الکتریکی (میلیون‌ها بار در ثانیه) یون‌ها را مجبور می‌کرد که در موقعیتی باریک‌تر از عرض موی انسان شناور شوند.

محققان به یون‌ها و اتم‌ها این اجازه را دادند که مدت زمانی در حال برخورد با یکدیگر باشند و سپس شرایط دمایی آن‌ها را اندازه‌گیری کنند.

بر خلاف انتظار، به جای رسیدن به یک دمای نهایی برای یون‌ها، چندین دمای مختلف مشاهده شد. به نظر می‌رسید که این دماها بستگی به تعداد یون موجود در لحظه‌ی سردسازی و درجه حرارت دقیق آن‌ها در هنگام شروع فرآیند داشته است.

نتایج نشان می‌دهد که خنک کردن به وسیله‌ی گاز بافر یک فرآیند به مراتب پیچیده‌تر از درک فیزیکدان‌ها است و قادر نیست تا دمای نهایی را به آنچه که انتظار دارند، برساند.

از این رو، محققانی که در تلاش برای تولید یک ضد ماده با تکیه بر این روش هستند باید این تناقض را هم مد نظر قرار دهند.

"استیون شوالتر" از آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا و یکی از اعضای تیم تحقیقاتی می‌گوید: «نتایج نشان داد که نمی‌توان با استفاده از ارسال گاز بافر به داخل سیستم (فارغ از این که سیستم چقدر سرد است) انتظار عملکرد یک خنک‌کننده‌ی موثر را داشت.»