Учёные заморозили молекулу почти до абсолютного нуля

Многие ученые уверяют, что достижение абсолютного нуля равносильно путешествию со скоростью света — невозможно. Но учёные из Массачусетского технологического института подобрались ближе к невозможной цели путём охлаждения молекулы до 500 нанокельвинов.



Это чуть выше абсолютного нуля, и в миллион раз холоднее межзвёздного пространства. Физики из упомянутого института экспериментировали с охлаждением соединения натрия и калия (23Na40K) до сверхнизкой температуры. Они успели зафиксировать поведение молекул при температуре около абсолютного нуля.

Заморозка молекулы


Учёные знали, что при таких показателях вещество существенно изменит свойства, превратившись в фермионный конденсат. Хаотичные движения молекул и их непрерывные столкновения останавливаются, и вещество становится единым телом, проявляя квантовые эффекты. Окружающий мир пока не способен представить подобные состояния веществ.

Подобная температура достигнута физиками сначала при помощи охлаждения облака атомов натрия и калия лазерами и испарением. Затем использовали магнитное поле для соединения атомов в молекулы (резонанс Фешбаха). Такие связи атомов ещё слабые, поэтому для их укрепления воспользовались новой методикой, которую впервые описали коллеги в 2008 году: молекулы облучают двумя лазерами, частота которых соответствует разнице энергии между стартовым состоянием молекулы и максимально возможным низкоэнергетическим колебательным состоянием. После такого взаимодействия с лазерами молекулы теряют колебательную энергию и охлаждаются.

Результат — охлаждённые молекулы относительно стабильны: газ удерживает состояние около 2,5 секунды. Молекулы пытаются избегать столкновений, обнаруживая сильные дипольные моменты, то есть сильные дисбалансы в величине электрического заряда между молекулами, которые воздействуют друг на друга на больших расстояниях.

«С ультрахолодными молекулами можно получить различные состояния вещества, как сверхтекучие кристаллы, в которых нет трения, что исключительно странно. Этого ещё никто не наблюдал, но эффект предсказан в теории. Возможно, мы недалеко от того, чтобы увидеть такие эффекты, так что все очень взволнованы», — говорит Мартин Цвирляйн (Martin Zwierlein), профессор физики MIT.


Для наблюдений за экзотическими состояниями вещества нужно охлаждение молекулы ещё примерно в десять раз, до 50 нанокельвинов.

Источник

Автор: Романов Станислав Опубликовано: 2015-06-18 21:15:00

Комментарии