Фізики вперше створили стабільну екзотичну молекулу із трьох атомів гелію

Фізики вперше створили стабільну екзотичну молекулу із трьох атомів гелію, атоми в якій неможливо знаходяться на великій відстані завдяки зв’язує їх квантовим силам, чиє існування було передбачене радянським фізиком в 70 роках минулого століття, йдеться в статті, опублікованій в журналі Science.

Радянський учений Віталій Єфімов ще в 1970-х роках передбачив можливість існування матерії, що знаходиться в екзотичному «тримерном» стані. У стані Єфімова матерія складається з трьох частинок, пов’язаних між собою на квантовому рівні. Для того щоб між ними виникла така зв’язок, потрібно, щоб вони знаходилися строго на певній відстані один від одного.

Коли дистанція між частинками збільшується в 22,7 рази, стан Єфімова виникає знову, а подальше збільшення відстані приводить до нескінченної низки станів Єфімова. Протягом останніх 40 років фізики запекло сперечалися, намагаючись підтвердити або спростувати викладки Єфімова, і тільки в 2005 році австрійським дослідникам вдалося об’єднати три атома цезію в подібну структуру і довести, що фізика Єфімова існує.

Група німецьких і російських фізиків під керівництвом Максима Куницького з університету Гете у Франкфурті змогла зібрати таку потрійну молекулу з атомів гелію, над створенням якої фізики билися на протязі більш ніж 38 років.

Куницькому і його колегам вдалося отримати гелієві тримери і відокремити їх від звичайних «подвійних» молекул цього газу за допомогою надкоротких лазерних імпульсів, якими фізики опромінювали атоми гелію.

Подібне опромінення призведе до того, що молекула гелію «вибухне», як виражаються фізики, і розпадеться на індивідуальні іони.

Вони розлетяться в сторони з певною швидкістю і в певному напрямку, по яких можна відновити їх оригінальне положення і з’ясувати, чи була знищена молекула ефимовским тримером або звичайним «подвійним» гелієм.

Використовуючи цей прийом, група Куницького змогла створити два типи трехатомных молекул в хмарі атомів гелію, охолоджених до температур, близьких до абсолютного нуля. У першій з них атоми були розташовані на мінімальній відстані один від одного, яке, тим не менш, у 100 разів більше типовою хімічного зв’язку між атомами, а у другій – на рекордно далекому.

Всупереч прогнозам,

«трикутник» молекули другого типу не був рівностороннім або рівнобедреним – він був сильно витягнутим і один з трьох атомів завжди знаходився далі від двох інших частинок, чим вони друг від друга. Така молекула була нестабільною, хоча гелієві «трійки» першого типу могли існувати нескінченно довго без зовнішнього втручання в їх життя.

Як вважають автори статті,

цю ж техніку дресирування атомів» можна використовувати для створення та вивчення інших видів ефимовских тримерів, що складаються з атомів інших елементів. Подальше їх вивчення, сподіваються вчені, допоможе зрозуміти, яку роль такі квантові молекули можуть грати в природі і в житті Всесвіту, і як їх можна застосувати в промисловості і науці.

«Це перша стабільна ефимовская система, яка була коли-небудь відкрита. Подібні тримери літали по лабораторії, всередині вакуумної камери, не взаємодіючи з приладами та не потребуючи зовнішньої підтримки. Максим створив її в нашій маленькій лазерної лабораторії, і для цього не знадобилися великі машини або прискорювачі», — підсумовує Райнхард Дьорнер (Reinhard Doerner), керівник лабораторії і колега Куницького.

Залишити відповідь

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