Замороженный мир квантового конденсата: ученые создали уникальное состояние материи

Простой способ обойти блокировки – купи VPN через Телеграмм-бот:

Исследователи охладили молекулы до рекордной температуры и открыли новые горизонты в квантовой механике.

Физики из лаборатории Себастьяна Вилла в Колумбийском университете создали новое состояние материи, называемое бозе-эйнштейновским конденсатом (БЭК), охладив молекулы до беспрецедентно низких температур. Исследование, проведенное совместно с Тейсом Карманом из университета Радбауд в Нидерландах, опубликовано в журнале Nature .

БЭК, созданный из молекул натрий-цезий, был охлажден до пяти нанокельвинов, что составляет примерно -459,66°F. Этот квантовый конденсат стабилен в течение двух секунд — это значительное достижение для ультрахолодной физики. Полярные молекулы, как и молекулы воды, обладают положительным и отрицательным зарядом, что способствует долгосрочным взаимодействиям, интересным для физиков.

Исследования, проводимые в лаборатории Вилла с использованием молекулярных БЭК, направлены на изучение новых видов сверхтекучести — состояния материи, которое течет без трения. Ученые также надеются использовать БЭК для создания симуляторов, способных воссоздавать квантовые свойства более сложных материалов, таких как твердые кристаллы.

“Молекулярные бозе-эйнштейновские конденсаты открывают совершенно новые области исследований, от понимания фундаментальной физики до развития мощных квантовых симуляций”, — отметил Вилл. “Это значительное достижение, но оно только начало”.

Микроволны помогают достичь рекордно низких температур

Микроволны, используемые в экспериментах Вилла, имеют долгую историю в Колумбийском университете. В 1930-х годах физик Исидор Айзек Раби, лауреат Нобелевской премии, проводил пионерские исследования микроволн, что привело к разработке радиолокационных систем.

“Раби был одним из первых, кто контролировал квантовые состояния молекул и стал пионером в исследовании микроволн”, — сказал Вилл. “Наша работа продолжает эту 90-летнюю традицию”.

Хотя микроволны обычно ассоциируются с нагревом пищи, они также могут способствовать охлаждению. Молекулы имеют тенденцию сталкиваться друг с другом и образовывать более крупные комплексы, которые исчезают из образца. Микроволны создают вокруг каждой молекулы “щиты”, предотвращающие столкновения. Эта идея была предложена Карманом, их сотрудником в Нидерландах.

В России и ищешь VPN? Покупай через Телеграмм-бот:

Микроволновое экранирование позволяет удалять самые горячие молекулы, оставляя более холодные. Команда добавила второе микроволновое поле, что сделало охлаждение более эффективным и позволило натрий-цезию достичь состояния БЭК — цели, которую лаборатория Вилла преследовала с момента её основания в 2018 году.

“Это стало замечательным завершением для меня”, — сказал Никколо Бигальи, один из авторов исследования, который недавно защитил докторскую диссертацию. “Мы начали с нуля и достигли потрясающих результатов”.

Второе микроволновое поле также позволяет манипулировать ориентацией молекул, контролируя их взаимодействия. “Контролируя эти дипольные взаимодействия, мы надеемся создать новые квантовые состояния и фазы материи”, — отметил Ян Стивенсон, один из авторов и постдокторант Колумбийского университета.

Новые горизонты квантовой физики

Крупный специалист в области ультрахолодной физики из Боулдера отметил, что результаты исследований являются прекрасным примером науки. “Эта работа окажет важное влияние на несколько научных областей, включая изучение квантовой химии и исследование сильно коррелированных квантовых материалов”, — прокомментировал он.

Коллектив из Колумбии рад, что теоретическое описание взаимодействий между молекулами подтверждено экспериментально. “Мы действительно хорошо понимаем взаимодействия в этой системе, что критически важно для следующих шагов, таких как изучение дипольной многотельной физики”, — сказал Карман. “Мы разработали схемы для контроля взаимодействий, протестировали их в теории и реализовали в эксперименте. Это было удивительно — видеть, как идеи микроволнового ‘экранирования’ реализуются в лаборатории”.

Стабильность молекулярных БЭК, достигающая двух секунд, открывает новые возможности для изучения квантовой физики. Один из возможных экспериментов включает создание искусственных кристаллов с использованием БЭК в оптической решетке из лазеров. Это позволит проводить мощные квантовые симуляции, имитирующие взаимодействия в природных кристаллах.

“Молекулярный БЭК добавит новые аспекты в исследования”, — отметил Вилл.

Физики планируют использовать БЭК в двумерных системах, что может привести к появлению новой физики. “Когда переходишь от трех измерений к двум, всегда ожидаются новые явления”, — сказал Вэйцзюнь Юань, один из авторов исследования. Исследования двумерных материалов являются ключевой областью в Колумбийском университете.

“Кажется, что перед нами открывается целый новый мир возможностей”, — заключил Вилл.

Невидимка в сети: научим вас исчезать из поля зрения хакеров.

Подпишитесь!

Надежный VPN сервис — это виртуальная частная сеть, которая обеспечивает высокую степень защиты и конфиденциальности при использовании интернета. Термин "надежный" относится к нескольким ключевым аспектам, которые делают VPN сервис безопасным и эффективным для пользователей.

Надежный VPN защищает ваши личные данные от слежки со стороны хакеров, интернет-провайдеров и государственных органов.

Использование надежного VPN помогает скрыть ваш IP-адрес и обеспечивает анонимность при серфинге в интернете.

Надежный VPN сервис — это важный инструмент для обеспечения безопасности, конфиденциальности и анонимности в интернете. Выбор надежного VPN поможет вам защитить свои данные, обойти блокировки и улучшить свой опыт онлайн-серфинга.