Fizikai naudojo besisukantį mikrobangų lauką, kad atvėsintų polinių molekulių dujas
Už savo eksperimentus tyrėjainaudojo dujas, susidedančias iš natrio ir kalio molekulių, kurios buvo laikomos optinėje gaudyklėje naudojant lazerio spinduliuotę. Fizikai aušino dujas naudodami garavimo aušinimą – techniką, kuri taikoma atskiriems atomams.
Vakuuminė kamera, kurioje susidaro superšaltos dujos. Vaizdas: Maxo Plancko draugija
Šio metodo veikimo principas pagrįstasdalelių susidūrimas magnetinėje gaudyklėje. Atskiri atomai, susidūrę vienas su kitu, perduoda dalį savo kinetinės energijos. Laikui bėgant, atskiri atomai tampa daug energingesni už kitus ir palieka spąstus, sumažindami sistemos energiją ir joje likusios atomų grupės temperatūrą.
Poliarinėms molekulėms būdinga netolygielektros krūvio pasiskirstymas, aiškina mokslininkai. Skirtingai nuo laisvųjų atomų, jie gali suktis, vibruoti, pritraukti ar atstumti vienas kitą. Jie elgiasi kaip maži magnetai ir gali sulipti, neleisdami atvėsti.
Norėdami įveikti šį apribojimą, mokslininkainaudojo specialiai paruoštą elektromagnetinį lauką, kuris tarnauja kaip energetinis molekulių skydas ir neleidžia joms prilipti bei sulipti. Lauko įtakoje, jei dvi molekulės priartėja per arti viena kitos, jos gali keistis kinetine energija, tačiau tuo pačiu išsirikiuoja taip, kad viena kitą atstumia ir greitai juda skirtingomis kryptimis.
Natrio lazeris, generuojantis geltoną šviesą, skirtas lazeriniam aušinimui ir natrio atomų vizualizavimui. Vaizdas: Maxo Plancko draugija
Norėdami sukurti mikrobangų lauką su reikiamuypatybes, tyrėjai padėjo spiralinę anteną po optiniais gaudyklėmis, kuriose yra natrio ir kalio molekulių dujų. Šioje eksperimentinėje sąrangoje molekulės pradėjo susidurti daug dažniau, vidutiniškai apie 500 kartų vienoje molekulėje.
Dėl to jau po trečdalio sekundės temperatūra pasiekė apie 21 nK, o tai yra gerokai žemiau kritinės „Fermi temperatūros“ – ribos, žemiau kurios kvantiniai efektai lemia dujų elgseną.
Mokslininkai mano, kad naujoji aušinimo technologija leis sukurti ir tirti įvairias kvantines materijos formas, kurios anksčiau buvo teoriškai prognozuotos.
Viršelio nuotrauka: Meninis mikrobangų dujinio šaldytuvo perteikimas. Šaltinis: Max Planck Society
Skaityti daugiau:
Viršgarsinis lėktuvas skris 2000 km/h greičiu ir vandenyną kirs per 3,5 val.
Mokslininkai nufilmavo keistą būtybę su čiuptuvais, kuriuos supainiojo su gėle
Sukūrė kvantinį kompiuterį, kuris „peržengė dvejetainės sistemos ribas“