|
Ученые наблюдают первый квантовый дождь
|
|
|
|
В лаборатории квантовых смесей Национального института оптики (Cnr-Ino) группа исследователей из Cnr, Университета Флоренции и Европейской лаборатории нелинейной спектроскопии (LENS) наблюдала явление нестабильности капилляров в нетрадиционной жидкости: ультрадисперсном квантовом газе. Этот результат имеет важное значение для понимания новых форм материи и манипулирования ими.
|
|
|
|
В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, также приняли участие исследователи из университетов Болоньи, Падуи и Страны Басков (UPV/EHU).
|
|
|
|
Из физики известно, что поверхностное натяжение жидкости, вызванное межмолекулярными силами сцепления, стремится свести к минимуму площадь поверхности. Этот механизм отвечает за макроскопические явления, такие как образование дождевых капель или мыльных пузырей.
|
|
|
|
Поверхностное натяжение является причиной нестабильности капилляров, также известной как нестабильность Плато-Рэлея, при которой тонкая струя жидкости разрывается, образуя последовательность капель. Изучение и понимание этого явления имеет важное значение в промышленности, биомедицине и нанотехнологиях.
|
|
|
|
В атомарных газах, охлажденных до температур, близких к абсолютному нулю, атомы теряют свою индивидуальность и подчиняются законам квантовой механики. Эти системы при определенных условиях ведут себя как жидкости, хотя и остаются в газовой фазе.
|
|
|
|
|
|
|
Действительно, уже несколько лет ученым удается, точно контролируя межатомные взаимодействия, создавать самосвязывающиеся капли, похожие на жидкость, из ультрахолодных газов. Эти небольшие скопления атомов, стабилизированные квантовыми эффектами, обладают свойствами классических капель жидкости.
|
|
|
|
С помощью методов визуализации и оптических манипуляций экспериментальная группа под руководством Алессии Бурчианти (исследователь Cnr-Ino) изучила динамическую эволюцию одиночной квантовой капли, созданной из ультрахолодной смеси атомов калия и рубидия.
|
|
|
|
Капля, попадающая в оптический волновод, удлиняется, образуя нить накала, длина которой превышает критическую и она распадается на более мелкие капельки. Количество подкапелек пропорционально длине нити накала в момент разрыва.
|
|
|
|
"Объединив эксперименты и численное моделирование, стало возможным описать динамику распада квантовой капли в терминах нестабильности капилляров. Неустойчивость Плато–Рэлея - обычное явление в классических жидкостях, также наблюдаемое в сверхтекучем гелии, но еще не в атомарных газах", - говорит Кьяра Форт (исследователь UNIFI), которая участвовала в исследовании.
|
|
|
|
"Измерения, проведенные в нашей лаборатории, дают глубокое понимание этой своеобразной жидкой фазы и открывают путь для создания массивов квантовых капель для будущих применений в квантовых технологиях", - добавляет Лука Кавиччиоли (исследователь Cnr-Ino), первый автор статьи.
|
|
|
|
Источник
|
