За допомогою лазерних променів вчені MRQ створили квантову матерію, що володіє властивостями кристалічними

І дорогоцінний алмаз, і дешевий графіт складаються з однакових атомів вуглецю. Маленьким, але дуже важливою відмінністю цих матеріалів є геометрична конфігурація їх блоків. Один і той самий матеріал не може бути одночасно і алмазом і графітом. Однак у квантовій фізиці такого обмеження немає – це продемонструвала команда фізиків на чолі з професором Иммануилом Блохом з Інституту квантової оптики Макса Планка і Людвігом Максимиллианом з Мюнхенського Університету.

Експерименти проводилися з ультраохлажденным квантовим газом. Під впливом лазерного променя окремі атоми можна впорядкувати в правильні геометричні структури. Але на відміну від класичних кристалів всі можливі конфігурації квантового кристалу будуть існувати одночасно. Це спостереження було зроблено після переходу часток у т. зв. ридберговское стан, при якому вони сильно збуджуються енергією світлового пучка.


Зелений: атоми в основному стані, червоний: рідберговські атоми

“Наш експеримент демонструє потенціал Рідбергівських газів для створення нових станів матерії. Тим самим ми закладаємо основу для квантового моделювання, наприклад, квантових магнітів”, – говорить Іммануїл Бліх.

Експеримент розпочався з охолодження ансамблю з декількох сотень атомів рубідію до температур, близьких до абсолютного нуля, і упіймання атомів в світлову пастку. Потім на атомна хмара накладалася періодична світлова решітка – т. зв. оптична сітка, що забезпечує практично рівномірне заповнення в центральній частині атомної пастки. Далі за допомогою лазера атоми наводилися в ридберговское стан, в якому зовнішня електронна оболонка перебуває на величезній відстані від ядра. В результаті область впливу цих атомів виросла приблизно в 10 000 разів до просто величезного розміру – кількох мікрометрів, близько 1/10 людського волоса. Тепер ці атоми почали взаємодіяти через т. зв. сили Ван-дер-Ваальса.

Взаємне відштовхування цих атомів призводить до того, що вони розташовуються на відстані в кілька мікрометрів один від одного. Виникає просторова кореляція між атомами, що, залежно від кількості порушених атомів, що призводить до різних геометриям кристалічної решітки. Якщо точніше, всі можливі кристалічні решітки існують там одночасно. Це новий стан речовини є дуже крихким, воно існує, тільки поки включений лазерний промінь і атоми порушені.

Роблячи “миттєві знімки” таких конфігурацій спеціальною технікою з високою роздільною здатністю, вчені виявили різні геометрії цього кристала. Типові конфігурації – це три атома в рівносторонньому трикутнику, чотири або п’ять утворюють квадрати і правильні пятиугольники. Експерименти добре узгоджуються з передбаченнями чисельного моделювання.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *