Šis atklājums paver iespējas desmitiem eksotisko materiālu pielietojumu.
Saturs
20. gadsimta 20. gadu vidū divi absolūti fizikas giganti, Satendra Nat Boze un Alberts Einšteins, izvirzīja teoriju par dīvainā kvantu vielas stāvokļa eksistenci, kas vēlāk tika nosaukts viņu godā: Boze-Einšteina kondensāts (BEC). Šie 20. gadsimta spožie prāti pieņēma, ka, ja daļiņas atdzesē līdz ļoti zemām temperatūrām — tikai daļai grāda no absolūtā nulles (-273,15 °C) — un uztur zemu blīvumu, tās apvienosies neizšķiramā veselumā.
Apmēram 70 gadus vēlāk zinātnieki no Kolorado Universitātes Bolderā pierādīja Einšteina un Boze pareizību. Kopš tā laika BEK ir kļuvuši par svarīgu instrumentu atomu kvantu īpašību pētīšanai, un virkne sasniegumu — vai tas būtu daļiņu turpmāka atdzesēšana vai divatomu molekulu veidošanās — ir padarījusi tos arvien noderīgākus fundamentālo fizikas likumu, kas regulē Visumu, meklējumos.
Aukstākais Bose-Einsteina dipola kondensāts, kāds jebkad ir radīts
Tagad fiziķi no Kolumbijas universitātes sadarbībā ar Radboudas universitāti Nīderlandē ir spēruši nākamo soli simtgadīgajā ceļojumā BEK pētniecībā, izveidojot nātrija-cezija kondensātu, kura temperatūra ir tikai piecus nanokelvinus virs absolūtā nulles. Lai gan tā ir iespaidīgi zema temperatūra, vissvarīgākais aspekts šajā progresīvajā fizikas eksperimentā ir tas, ka iegūtais BEC ir dipols, t.i., tam ir gan pozitīvs, gan negatīvs lādiņš.
Saskaņā ar preses relīzi, komanda izmantoja iepriekš pārbaudītu metodi, kas izmanto mikroviļņus, lai pārvarētu “BEC slieksni”. Pētījuma rezultāti tika publicēti žurnālā Nature .
„Kontrolējot šīs dipola mijiedarbības, mēs ceram radīt jaunas kvantu stāvokļus un vielas fāzes,” paziņojumā teica Ians Stīvensons, Kolumbijas Universitātes pētnieks un pētījuma līdzautors.
Mikroviļņi parasti saistās ar sildīšanu, bet pētnieks Tijs Karman no Radboudas Universitātes pieņēma, ka mikroviļņi var darboties kā ekrāni, būtībā aizsargājot molekulas no destruktīvām sadursmēm, kamēr karstās molekulas tiek izvadītas no parauga, radot kopēju dzesējošu efektu. Komanda testēja mikroviļņu tehniku 2023. gadā, bet šajā jaunajā pētījumā tika pievienots otrs mikroviļņu lauks, kas izrādījās efektīvāks, lai radītu vēlamo BEK (Bose-Kondensātu).
“Mēs patiešām labi izprotam mijiedarbības šajā sistēmā, kas ir ļoti svarīgi arī turpmākajiem soļiem, piemēram, daudzdalīgo dipola fizikas izpētei,” sacīja Karman, pētījuma līdzautors. “Mēs izstrādājām mijiedarbību vadības shēmas, pārbaudījām tās teorētiski un īstenojām eksperimentāli. Tas bija satriecošs pieredze — redzēt, kā šīs mikroviļņu “ekranēšanas” idejas tiek īstenotas laboratorijas apstākļos.”
Kvantu fizikas sekas un jauni apvāršņi
Saskaņā ar rakstu, šī dipola BEK izveide paver durvis daudzu citu eksotiskas matērijas formu radīšanai, piemēram, eksotiskas dipola pilieni, pašorganizējošās kristāliskās fāzes un spin-dipola šķidrumi optiskajos režģos . Bet tie ir tikai daži no desmitiem iespējamo pielietojumu, ko var nodrošināt šis jauns BEK. Tā kā šis eksperiments ļauj precīzi kontrolēt kvantu mijiedarbību, pēc Džuna Je, ultraauksto parādību speciālista no Kalifornijas Universitātes Bolderā, teiktā, tā ietekme uz kvantu ķīmiju arī var būt ievērojama.
Maz zināmais piektais vielas stāvoklis turpina mūs pārsteigt vairāk nekā gadsimtu pēc tā pārsteidzošās parādīšanās fizikas zinātnē.
