Ученые поставили рекорд по сжатию атомов, открыв новые квантовые эффекты

Исследователи смогли сблизить два слоя ультрахолодных магнитных атомов, обнаружив в ходе эксперимента необычные квантовые явления, не наблюдаемые ранее.

Для начала немного контекста для лучшего понимания установленного рекорда. При охлаждении атомов до температур, близких к абсолютному нулю (-273 °C), они занимают свое самое низкое квантовое (основное) состояние. Происходит это потому, что при сверхнизких температурах тепловые движения атомов практически останавливаются. Именно в этот момент атомы ведут себя в соответствии с законами квантовой механики, описанными вероятностными и волнообразными характеристиками.

Также при сверхнизких температурах наблюдается явление конденсата Бозе — Эйнштейна, когда атомы как бы «слипаются», образуя суператом — границы между отдельными частицами практически исчезают. В обычной материи всё наоборот, атомы находятся отдельно друг от друга и никогда не соприкасаются. В конденсате Бозе — Эйнштейна атомы являются единым целым, демонстрируя коллективное, оно же волнообразное поведение. Последнее крайне важно для понимания важных процессов, происходящих на квантовом уровне, таких как сверхпроводимость, сверхизлучение и т. п.

Квантовые явления — это сложно

Проведение экспериментов на квантовом уровне сопряжено с рядом сложностей, особенно в вопросе взаимодействия между частицами. Она крайне чувствительно реагирует на расстояние между собой, что усложняет проведение опытов. Однако команда Массачусетского технологического института смогла преодолеть проблемы, применив инновационное решение для сближения атомов до рекордных 50 нанометров друг от друга. Для этого специалисты использовали лазерные лучи с линзами, создав так называемые энергетические ловушки для атомов.