Німецькі фізики першими змогли отримати чисту молекулу-трилобіт з рідбергових атомів — атомів, у яких електрони обертаються набагато далі від ядра, ніж зазвичай. Трилобітом молекулу назвали через незвичайну форму, що нагадує виглядом вимерлих морських членистоногих. Відкриття допоможе не лише краще зрозуміти особливості зв'язків між рідберговими атомами, коли їх збирають у молекули, а й стане у пригоді для дослідження методів квантової обробки інформації. Про це розповіловидання Science Alert. Стаття фізиків опублікована у Nature Communications.
Художнє зображення молекули, яку отримали фізики, а також скам'янілість трилобіта. AG Ott
Що таке рідбергові молекули та навіщо вони фізикам?В умовах наднизьких температур науковці можуть створювати молекули, положенням і структурою яких можна керувати за допомогою зовнішніх електричних полів. Це зручний спосіб, щоб використовувати ці молекули для дослідження хімічних реакцій та навіть квантових ефектів, як-от квантової заплутаності, що передбачає зв'язок між молекулами й атомам,и незалежний від відстані між ними. Найзручнішою платформою для таких досліджень могли б стати рідбергові молекули — сукупність атомів Рідберга,
у яких вчені за допомогою лазерів розмістили електрони на більшій відстані від ядра атома, ніж була до того. Такі молекули більш чутливі до зовнішніх електричних полів, а рідбергів стан в атомах лишається довгий час стабільним, полегшуючи створення потрібних вченим конфігурацій.
Однак, для того, щоб ними можна було точно керувати, необхідно, щоб електрони у них знаходилися на визначених енергетичних рівнях. Правильна структура розподілу електронів у рідбергових молекулах може нагадувати форму трилобітів чи метеликів, за що вони отримують свої назви. Але досі фізикам не вдавалося отмати «чистих трилобітів», тобто молекул, у яких всі атоми мають потрібні стани, а не є сумішшю різних і формують неідеальний візерунок трилобіта. Новий підхід випробували науковці Технічного університету Кайзерслаутерна.
Як отримали чисту молекулу-трилобіт?У своїй роботі фізики охолодили атоми рубідію до температури, що всього на 0,001 градуса вища абсолютного нуля. Після охолодження на них направили лазерне випромінювання, що перевело частину атомів у рідбергів стан. Відтак науковці почали розміщувати рідбергові й звичайні атоми так, щоб утворити рідбергову молекулу, у якій картина розподілу електронів нагадувала трилобіта. Але на відміну від
