Фізики використовували мікрохвильове поле, що обертається, для охолодження газу, що складається з полярних молекул, до
Для своїх експериментів дослідникивикористовували газ, що складається з молекул натрію та калію, які утримувалися в оптичній пастці за допомогою лазерного випромінювання. Фізики охолоджували газ за допомогою випарного охолодження - технології, яка застосовується для окремих атомів.
Вакуумна камера, у якій генерується надхолодний газ. Зображення: Суспільство Макса Планка
Принцип роботи цього методу заснований назіткнення частинок у магнітній пастці. Окремі атоми, стикаючись один з одним, передають частину своєї кінетичної енергії. З часом окремі атоми стають набагато енергійнішими, ніж інші, і вони залишають пастку, знижуючи енергію системи та температуру групи атомів, що залишилися в ній.
Для полярних молекул характерно нерівномірнерозподіл електричного заряду, пояснюють вчені. На відміну від вільних атомів вони можуть обертатися, вібрувати, притягуватися або відштовхуватися один від одного. Вони поводяться як крихітні магніти і можуть злипатися, перешкоджаючи охолодженню.
Щоб усунути це обмеження, дослідникивикористовували спеціально підготовлене електромагнітне поле, яке слугує енергетичним щитом для молекул і не дає їм зчіпатися та злипатися. Під дією поля, якщо дві молекули підходять надто близько одна до одної, вони можуть обмінюватися кінетичною енергією, але в той же час вони вишиковуються таким чином, що відштовхують одна одну і швидко рухаються в різні боки.
Натрієвий лазер, що генерує жовте світло для лазерного охолодження та візуалізації атомів натрію. Зображення: Суспільство Макса Планка
Для створення мікрохвильового поля з необхіднимивластивостями дослідники помістили спіральну антену під оптичну пастку, що містить газ із молекул натрію-калію. У цій експериментальній установці молекули стали стикатися набагато частіше, в середньому близько 500 разів на молекулу.
В результаті всього через третину секунди температура досягла приблизно 21 нК, що значно нижче критичної «температури Фермі», межі нижче якої квантові ефекти визначають поведінку газу.
Дослідники вважають, що нова технологія охолодження дозволить створювати та вивчати різні квантові форми матерії, які раніше були передбачені теоретично.
Фото на обкладинці: художнє зображення мікрохвильового холодильника для газу. Джерело: Суспільство Макса Планка
Читати далі:
Надзвуковий літак літатиме зі швидкістю 2 000 км/год і перетне океан за 3,5 години
Вчені зняли на відео дивну істоту зі щупальцями, яку прийняли за квітку
Створено квантовий комп'ютер, який "вийшов за межі двійкової системи"