|
Совершили квантовый скачок в пятом состоянии материи
|
|
|
|
В середине 1920-х годов два абсолютных гиганта мировой физики, Сатьендра Нат Бозе и Альберт Эйнштейн, выдвинули теорию о существовании странного квантового состояния материи, которое в конечном итоге было названо в их честь: конденсат Бозе-Эйнштейна (BEC). Светила 20—го века подсчитали, что если охладить частицы до сверххолодных температур — всего на доли градусов ниже абсолютного нуля (-459,67 °F) - и поддерживать их низкую плотность, они образуют неразличимое целое.
|
|
|
|
Примерно 70 лет спустя ученые из Университета Колорадо в Боулдере доказали, что Эйнштейн и Бозе были правы. С тех пор BECS стали жизненно важным инструментом для изучения квантовых свойств атомов, и ряд достижений — будь то повышение температуры частиц или формирование из них двухатомных молекул — сделали их все более полезными в поисках фундаментальных физических принципов, управляющих Вселенной.
|
|
|
|
Теперь физики из Колумбийского университета в сотрудничестве с Университетом Радбуда в Нидерландах сделали следующий шаг на этом столетнем пути создания BEC, создав натриево—цезиевый конденсат, температура которого всего на пять нанокельвинов выше абсолютного нуля. Несмотря на то, что это впечатляюще низкая температура, наиболее важной частью этого впечатляющего достижения экспериментальной физики является то, что результирующий BEC является дипольным, то есть имеет как положительный, так и отрицательный заряд.
|
|
|
|
Согласно заявлению для прессы, команда использовала ранее рассмотренный метод, который использует микроволны для преодоления “порога BEC”. Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Nature.
|
|
|
|
|
|
|
“Контролируя эти дипольные взаимодействия, мы надеемся создать новые квантовые состояния и фазы материи”, - сказал в заявлении для прессы постдок Колумбийского университета Ян Стивенсон, соавтор исследования.
|
|
|
|
Микроволны обычно ассоциируются с нагревом материала, но соавтор исследования Тийс Карман из Университета Радбуда предположил, что микроволны могут действовать как щиты и, по сути, защищать молекулы от столкновений с потерями, в то время как горячие молекулы удаляются из образца, что приводит к общему охлаждающему эффекту. Команда опробовала микроволновый метод в 2023 году, но в этом новом исследовании было добавлено второе микроволновое поле, которое оказалось более эффективным для создания желаемого БЭК.
|
|
|
|
“У нас действительно есть хорошее представление о взаимодействиях в этой системе, что также имеет решающее значение для следующих шагов, таких как изучение физики дипольных многочастичных систем”, - сказал Карман, который также был соавтором исследования, в заявлении для прессы. “Мы разработали схемы для управления взаимодействиями, проверили их в теории и применили в эксперименте. Было действительно удивительно наблюдать, как эти идеи по "экранированию" микроволновых излучений реализуются в лаборатории".
|
|
|
|
Создание этого дипольного BEC открывает двери для создания многих других форм экзотической материи, таких как “экзотические дипольные капли, самоорганизующиеся кристаллические фазы и дипольные спиновые жидкости в оптических решетках”, говорится в статье. Но это лишь некоторые из десятков возможных применений, которые может помочь реализовать этот новый BEC. Поскольку этот эксперимент позволяет точно контролировать квантовые взаимодействия, по словам Чжун Йе, ученого из Калифорнийского университета в Боулдере, воздействие на квантовую химию также может быть довольно значительным.
|
|
|
|
Малоизвестное пятое состояние материи во Вселенной продолжает удивлять нас более ста лет спустя после его поразительного появления в известном мире физики.
|
|
|
|
Источник
|
