Физиците използваха въртящо се микровълново поле, за да охладят газ от полярни молекули
За своите експерименти, изследователиизползва газ, състоящ се от молекули натрий и калий, които се държат в оптичен капан с помощта на лазерно лъчение. Физиците охладиха газа с помощта на изпарително охлаждане, техника, която се прилага към отделни атоми.
Вакуумна камера, в която се генерира свръхстуден газ. Изображение: общество Макс Планк
Принципът на действие на този метод се основава насблъсък на частици в магнитен капан. Отделните атоми, сблъсквайки се един с друг, предават част от своята кинетична енергия. С течение на времето отделните атоми стават много по-енергични от други и те напускат капана, намалявайки енергията на системата и температурата на групата атоми, останала в нея.
Полярните молекули се характеризират с неравномерностразпределението на електрическия заряд, обясняват учените. За разлика от свободните атоми, те могат да се въртят, вибрират, привличат или отблъскват един друг. Те се държат като малки магнити и могат да се слепят, предотвратявайки охлаждането.
За да преодолеят това ограничение, изследователитеизползва специално подготвено електромагнитно поле, което служи като енергиен щит за молекулите и не им позволява да се слепват и слепват. Под въздействието на полето, ако две молекули се приближат твърде близо една до друга, те могат да обменят кинетична енергия, но в същото време се подреждат по такъв начин, че да се отблъскват и да се движат бързо в различни посоки.
Натриев лазер, генериращ жълта светлина за лазерно охлаждане и визуализация на натриеви атоми. Изображение: общество Макс Планк
За да създадете микровълново поле с необходимитесвойства, изследователите поставиха спирална антена под оптичен капан, съдържащ газ от натриево-калиеви молекули. В тази експериментална настройка молекулите започнаха да се сблъскват много по-често, средно около 500 пъти на молекула.
В резултат само след една трета от секундата температурата достигна около 21 nK, което е доста под критичната "температура на Ферми", границата, под която квантовите ефекти определят поведението на газа.
Изследователите вярват, че новата технология за охлаждане ще позволи създаването и изучаването на различни квантови форми на материята, които преди са били предсказани теоретично.
Снимка на корицата: Художествено изображение на микровълнов газов хладилник. Източник: общество Макс Планк
Прочетете още:
Свръхзвуковият самолет ще лети със скорост 2000 км/ч и ще пресича океана за 3,5 часа
Учени заснеха странно създание с пипала, което сбъркаха с цвете
Създадоха квантов компютър, който „излезе отвъд двоичната система“