Молекулы довели до нового предела ультрахолодности
В городе появилось новое популярное блюдо, которое не имеет ничего общего с беконом, яйцами и сыром. Вы найдете его не в местном винном погребке, а в самом холодном месте Нью-Йорка: в лаборатории физика из Колумбийского университета Себастьяна Уилла, чья экспериментальная группа специализируется на доведении температуры атомов и молекул до температуры всего на доли градуса выше абсолютного нуля. Как писал журнал Nature, лаборатория Уилла при поддержке сотрудника-теоретика Тийса Кармана из Университета Радбуда в Нидерландах успешно создала из молекул уникальное квантовое состояние вещества, называемое конденсатом Бозе-Эйнштейна (BEC). Их BEC, охлажденный всего до пяти нанокельвинов, или около -459,66 ° F, и стабильный в течение поразительно долгих двух секунд, состоит из молекул натрия и цезия. Как и молекулы воды, эти молекулы полярны, что означает, что они несут как положительный, так и отрицательный заряд. Неравномерное распределение электрического заряда способствует взаимодействиям на больших расстояниях, которые создают интереснейшую физику, отметил Уилл.
Исследования, которые Will lab с нетерпением ожидает продолжить с помощью своих молекулярных BEC, включают в себя изучение ряда различных квантовых явлений, включая новые типы сверхтекучести - состояния вещества, которое течет без какого-либо трения. Они также надеются превратить свои BEC в симуляторы, которые смогут воссоздавать загадочные квантовые свойства более сложных материалов, таких как твердые кристаллы. "Молекулярные конденсаты Бозе-Эйнштейна открывают совершенно новые области исследований, от понимания подлинно фундаментальной физики до проведения мощных квантовых симуляций", - сказал он. "Это захватывающее достижение, но на самом деле это только начало". Это мечта, ставшая реальностью для лаборатории Уилла, и то, что десятилетиями создавалось более широким сообществом исследователей ультрахолодных продуктов. Микроволны - это форма электромагнитного излучения, имеющая давнюю историю в Колумбийском университете. В 1930-х годах физик Исидор Исаак Раби, которому впоследствии была присуждена Нобелевская премия по физике, провел новаторскую работу в области микроволн, которая привела к разработке бортовых радарных систем.
"Раби был одним из первых, кто начал управлять квантовыми состояниями молекул, и был пионером в области микроволновых исследований", - сказал Уилл. "Наша работа продолжается в рамках этой 90-летней традиции". Возможно, вы знакомы с ролью микроволн в разогреве пищи, но, как оказалось, они также могут способствовать охлаждению. Отдельные молекулы имеют тенденцию сталкиваться друг с другом и в результате образуют более крупные комплексы, которые исчезают из образцов. Микроволны могут создавать небольшие экраны вокруг каждой молекулы, которые предотвращают их столкновение, - идея, предложенная Карманом, их сотрудником из Нидерландов. Благодаря тому, что молекулы защищены от столкновений с потерями, из образца могут быть удалены только самые горячие из них — тот же физический принцип, который охлаждает вашу чашку кофе, когда вы дуете на ее верхушку, объяснил автор Никколо Бигальи. Те молекулы, которые останутся, будут более холодными, и общая температура образца понизится.
Прошлой осенью команда была близка к созданию молекулярного BEC в работе, опубликованной в журнале Nature Physics, в которой был представлен метод защиты от микроволнового излучения. Но потребовался еще один экспериментальный поворот. Когда они добавили второе микроволновое поле, охлаждение стало еще более эффективным, и натрий-цезиевый состав наконец—то преодолел порог BEC - цель, к которой лаборатория Will стремилась с момента своего открытия в Колумбийском университете в 2018 году. "Для меня это было фантастическим завершением", - сказал Бигальи, который этой весной защитил докторскую диссертацию по физике и был одним из основателей лаборатории. "У нас еще не было лаборатории, и мы пришли к этим фантастическим результатам". В дополнение к уменьшению столкновений, второе микроволновое поле может также манипулировать ориентацией молекул. Это, в свою очередь, является средством управления их взаимодействием, которое в настоящее время исследуется лабораторией. "Контролируя эти дипольные взаимодействия, мы надеемся создать новые квантовые состояния и фазы материи", - сказал соавтор и постдок Колумбийского университета Ян Стивенсон.
Йе, пионер в области ультрахолодных материалов из Боулдера, считает полученные результаты прекрасным научным достижением. "Эта работа окажет важное влияние на ряд научных областей, включая изучение квантовой химии и исследование сильно коррелированных квантовых материалов", - прокомментировал он. "Эксперимент Уилла предусматривает точное управление молекулярными взаимодействиями, позволяющее направить систему к желаемому результату — замечательное достижение в технологии квантового управления". Тем временем команда из Колумбийского университета очень рада получить теоретическое описание взаимодействий между молекулами, которое было подтверждено экспериментально. "У нас действительно есть хорошее представление о взаимодействиях в этой системе, что также важно для следующих шагов, таких как изучение физики дипольных многочастичных систем", - сказал Карман. "Мы разработали схемы управления взаимодействиями, проверили их в теории и реализовали в эксперименте. Было действительно удивительно наблюдать, как эти идеи по "экранированию" микроволновых излучений реализуются в лаборатории".
Существуют десятки теоретических предсказаний, которые теперь можно проверить экспериментально с помощью молекулярного BEC, который, как отметил соавтор исследования и аспирант Сивэй Чжан, достаточно стабилен. Большинство экспериментов с ультрахолодным веществом проводятся в течение секунды — некоторые из них длятся всего несколько миллисекунд, — но молекулярный процесс в лаборатории длится более двух секунд. "Это действительно позволит нам исследовать открытые вопросы квантовой физики", - сказал он. Одна из идей заключается в создании искусственных кристаллов с БЭК, заключенными в оптическую решетку, изготовленную из лазеров. Это позволило бы проводить мощное квантовое моделирование, имитирующее взаимодействия в природных кристаллах, отметил Уилл, который является одной из основных областей физики конденсированных сред. Квантовые симуляторы обычно изготавливаются из атомов, но атомы взаимодействуют на малых расстояниях - они практически должны находиться друг над другом, — что ограничивает возможность моделирования более сложных материалов. "Молекулярный BEC привнесет больше изюминки", - сказал Уилл.
Это включает в себя измерение, говорит соавтор и аспирант Вейцзюнь Юань. "Мы хотели бы использовать BEC в 2D-системе. Когда вы переходите от трех измерений к двум, вы всегда можете ожидать появления новой физики", - сказал он. Двумерные материалы являются основной областью исследований в Колумбийском университете; наличие модельной системы, состоящей из молекулярных BEC, могло бы помочь Уиллу и его коллегам в области конденсированных сред исследовать квантовые явления, включая сверхпроводимость, сверхтекучесть и многое другое. "Кажется, перед нами открывается целый новый мир возможностей", - сказал Уилл.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Последние аномальные новости

Астероид Рюгу позволяет заглянуть в наше прошлое

Безопасные марсианские пещеры для будущих колонистов

Вонючая экзопланета со смертоносным стеклянным дождем

Гипотетический сценарий столкновения с астероидом

Горячие точки, связанные с НЛО, по всему миру

Идеальное место для жизни за пределами Солнечной системы

ИК-свечение на Юпитере вызвано темной материей

Как растут и эволюционируют черные дыры

Лунные вихри могут быть намагничены невидимой магмой

НАСА публикует два документа по архитектуре Луна-Марс

Небесный фейерверк вокруг формирующейся звезды

Неуловимые космические плазмоиды

Неуместные Артефакты продолжают появляться

Обнаружили необычную радиогалактику

Правительство США скрывает важную информацию о НЛО

Пустынный мох может вырасти на Марсе

Ровер-адьютант для прогулок по Луне

Тайна удивительно слабых радиационных поясов Урана

Успешно завершено имитационное путешествие на Марс

Форма гало из темной материи Млечного Пути

Астероидные породы раскрывают тайны Солнечной системы

Биоразлагаемая электроника развивается

Выращивания гороха в искусственной марсианской почве

Гигантский НЛО с зелеными огнями, пролетел над Ираном

Животные из Царства Теней

Земля окружена барьером от вторжения инопланетянам

ИИ поможет определить предел текучести металлов

Картографирование Марса с использованием открытой науки

Китаец попытался повторить подвиг Железного человека

На Марс ежедневно падают метеориты

Новые результаты добавляют загадочности нейтрино

Обнаружено дело Паскагулы в архиве APRO

Потрясающая инфографика об экзопланетах

Причина появления НЛО рядом с ядерными объектами

Происхождение лунного металлического железа

Самая посещаемая привидениями школа Британии

Сигарообразный НЛО замечен в приморском городке

Состоялась беседа ученых об уфологических технологиях

Тест парашютных сенсоров для посадки на Марс

Что знают президенты о НЛО, но не говорят о них вслух

Польза масла амаранта холодного отжима

Взять кредит под залог доли в квартире. Надежное и доступное решение

Срочный выкуп недвижимости. Решение финансовых проблем за несколько дней

Нержавеющая надежность. Фитинги WERK для вашего бизнеса

Джейрахско-Ассинский заповедник. Великолепие природы и истории Ингушетии

Самые популярные промокоды Магнит Маркет от сайта Garpo.ru

Бигфута со светящимися глазами заметили в лесу Луизианы

Выращивание местообитаний в космосе из грибов

Женщина рассказала о внетелесном опыте

Крошечные яркие объекты на заре Вселенной ставят в тупик

Метеороиды падают на Марс чаще, чем считалось

Мы ближе, чем когда-либо, к ответу

НЛО в форме пивной банки пролетел мимо корабля НАСА

НЛО изучают самолеты, боеголовки и ядерные реакторы

НЛО с красными огнями преследовали копы

Обнаружили два новых спутника нашей галактики

Один инопланетянин выжил при крушении в Розуэлле

Первое сообщение о наблюдении летающей тарелки

Подростки заметили бигфута на юге Луизианы

Расшифрована разница в плотности субнептуновых объектов

Создали улыбающегося робота с живой кожей

Существуют ли инопланетяне на самом деле

Тайна происхождения протозвездной системы

Точная дата конца человечества, предсказанная Бабой Вангой

Черный инопланетянин, увлекающийся модификацией тела

Что вы можете увидеть во время наблюдения за небом

Возрождение маленького городка с помощью инопланетян

Загадка камня с человеческим лицом

Из музея в Розуэлле украли артефакт

Известные сыктывкарцы рассказали о НЛО

Как выглядят ангелы согласно Библии

Как карма наказывает людей

Кировчане рассказали о встречах с необъяснимым

Китай испытает систему планетарной обороны

Маленький домовой за диваном

Насколько быстрее на Луне идет время

Необходимо провести дополнительные исследования в Розуэлле

НЛО в небе над Нижневартовском

Новый инструмент для моделирования материалов

Почему НЛО преследуют самолеты и боеголовки

Пролили свет на тайну антикитерского механизма

Страшные предсказания экстрасенса Саломе

Тайна временных провалов

Умершие близкие могут навещать нас

Человечество находится на пороге третьей мировой

Что погубило древние цивилизации

В Розуэлле еще многое предстоит сделать науке

Впечатляющие 'Столпы творения'

Загадочное происхождение сердцебиений мертвых звезд

Загадочные сумки Богов

Крупнейший фестиваль НЛО прошел в Розуэлле

Метеоритный дождь стал причиной коллапса Бронзового века

Мох может сделать Марс пригодным для жизни

Новые загадки пояса Койпера

Новые теплые субнептуновые экзопланеты

Опасения по поводу пузыря ИИ усиливаются

Оптические иллюзии определяют нашу суть

Поиск гравитационных аномалий, вызванных темной энергией

Реликвия с изображением Моисея, получающего 10 заповедей

Свидетельства существования исчезнувшей цивилизации

Секретные правительственные программы по НЛО

Строительство базы из лунных материалов

Таинственный НЛО замечен на фоне Луны

Три странных НЛО замечены над Канзас-Сити

Удивительное поведение черных дыр

Улицы Розуэлла запружены пришельцами

В водах Ладожского озера обитает чудовище

Ватикан назвал истекающую кровью Мадонну подделкой

Верхние слои атмосферы Юпитера удивляют астрономов

Впечатления уфологов о феномене НЛО

Древный город на Марсе, разрушенный термоядерной атакой

Изменения в организме во время космических полетов

Изучение атмосфер экзопланет в поисках внеземной жизни

Инопланетяне и Апокалипсис. Значение посланий инопланетян

Неожиданная находка фосфата в образце астероида

Новое ПО позволит изучить лунную поверхность

Озера лавы крупным планом на спутнике Юпитера Ио

Парниковые газы - признак деятельности инопланетян

Раскрыта правда мохнатого НЛО

Свидетель крушения НЛО из Розуэлла нарушает молчание

Скрытые явления в сверхчистых квантовых материалах

Стоунхендж внесут в список объектов культурного наследия

Таинственные огни и странные шары в Гластонбери

Таинственный сигнал из космоса, который ставит в тупик

Три потенциальные суперземли вокруг ближайшей звезды

Хакер украл секреты OpenAI

Выращивание крупнозубковых сортов чеснока

Актер Курт Рассел видел НЛО

Бионический протез ноги с нейроинтерфейсом

В Массачусетсе больше наблюдений НЛО, чем в большинстве штатов

В этом году в Пенсильвании видели около 30 НЛО

Знакомство с наблюдениями НЛО на фестивале в Гластонбери

Искусственный интеллект ускоряет разработку новых материалов

Квантовые эффекты препятствуют образованию черных дыр

Лучшие в истории кадры с НЛО, снятые на камеру

Маленькие зеленые человечки или большие государственные секреты

НАСА раскрыло происхождение странного мохнатого НЛО

НЛО - вопросительный знак в истории человечества

НЛО замечен в волгоградском небе

Пилот пропал без вести после встречи с НЛО

По мере роста числа наблюдений НЛО растет и число опровержений

Разбившийся НЛО прославил Форт-Уорт

Разгадка тайны зеленых металлов

Раскрываем тайны непознанного

Таинственный мир британских НЛО

Тайна исчезновения легендарного французского меча

Уфологический фестиваль в Розуэлле

Что такое адресная справка и когда требуется ее перевод на иностранный язык

Аборигены Австралии практиковали симпатическую магию

Бигфут напугал группу туристов в лесу Луизианы

Бигфут съел оленью ногу, которую оставили для него

Венера - идеальное место для подсчета метеоритов

Гуманоидного робота научили водить автомобиль

Круги на полях, как появилась эта мистификация

Многие россияне верят, что инопланетяне посещали Землю

Можем ли мы разместить центры обработки данных в космосе

Над курганским округом заметили НЛО

Пришельцы могут выглядеть совершенно не так

Пять объектов, построенных пришельцами

Распадаются ли протоны

Скрывается ли что-то между звезд

Создано устройство для управления жидким светом

Стоит ли ждать встречи с НЛО

Страшные встречи с австралийским бигфутом

Тайна мощного полярного сияния в небе Арктики

Что знают вологжане об НЛО и Дне уфолога

Шифры вокруг наc

Ярославцев привлекает непонятное и необъяснимое

Активисты начали акцию протеста у Стоунхенджа

В Розуэлле отмечают Всемирный день НЛО

Всемирный день НЛО. История и значение

Долгожданные образцы лунной поверхности

Инопланетяне или просто воздушные шары

Как НЛО стали популярным явлением в США

Майкрософт считает, что воровать контент нормально

Наблюдения НЛО в Мэриленде, что видели очевидцы

Наблюдения НЛО во Флориде, что видели очевидцы

Находка гробницы в Египте проливает свет на древние болезни

Недавние наблюдения пришельцев в США

НЛО, от информаторов до секретных программ

Отмечается рост числа наблюдений НЛО

Пять сообщений о странных объектах во Флориде

Самые пугающие и нераскрытые наблюдения инопланетян

Самые яркие и странные наблюдения в Мичигане

Скалы на Рапа-Нуи рассказывают историю населения

Снежный человек и таинственные исчезновения

Подписка на новости
Наверх