Физики впервые напрямую наблюдали, как отдельные атомы свободно перемещаются и взаимодействуют в пространстве — открытие, подтверждающее фундаментальные принципы квантовой механики, предсказанные более века назад, но до сих пор не проверенные на практике.
Работа, опубликованная5 мая в журнале Physical Review Letters знаменует собой прорыв в наблюдении микромира.
Исследователи из Массачусетского технологического института во главе с физиком Мартином Цвирляйном разработали метод, позволяющий «заморозить» атомы натрия в ловушке при сверхнизкой температуре — около 100 нанокельвинов (приблизительно -273,15 °C). Для этого они использовали лазерную решетку, временно фиксируя атомы на месте, а затем с помощью флуоресцентного лазера фиксировали их положение.
Читайте также:
Загадки природы. Ученые обнаружили необычные квантовые состояния Атомы, участвовавшие в эксперименте, относились к классу бозонов — частиц, способных занимать одинаковое квантовое состояние и вести себя как волна, образуя скопления. Это явление, известное как волна де Бройля, было впервые теоретически предсказано французским физиком Луи де Бройлем в 1924 году.
Кроме того, ученые зафиксировали поведение литиевых фермионов — частиц, которые, напротив, отталкиваются друг от друга.
Цвирляйн отметил: «Это как видеть облако в небе, но впервые различать отдельные капли воды». Новая техника получила название «атомно-разрешенная микроскопия» и уже в ближайшем будущем может быть применена для изучения других квантовых эффектов, например, квантового эффекта Холла, где электроны выстраиваются в упорядоченные структуры под воздействием магнитного поля силой в несколько тесла.
В том же выпуске журнала свои исследования представили еще две научные группы, использовавшие аналогичный метод для наблюдения пар бозонов и фермионов, что открывает перспективы для дальнейшего изучения квантовой материи на фундаментальном уровне.
Читайте также:
Уникальное состояние. Физики превратили свет в твердое тело, которое течет, как жидкость
