Китайские учёные установили новый рекорд в области квантовой физики, сумев замедлить расширение облака атомов рубидия до уровня, соответствующего температуре всего 9,7 пикокельвина. Это примерно на 9,7 триллионных долей градуса выше абсолютного нуля, составляющего −273,15 °C.
Эксперимент проводился на китайской орбитальной станции в условиях микрогравитации. Исследователи создали конденсат Бозе — Эйнштейна — особое состояние вещества, при котором множество атомов начинает вести себя как единая квантовая система.
Для этого около 20 тысяч атомов рубидия сначала охладили лазерами, а затем дополнительно снизили их энергию с помощью испарительного охлаждения. Полученное облако удерживали в оптической ловушке, которую постепенно ослабляли, чтобы максимально уменьшить скорость движения атомов.
После освобождения облака учёные наблюдали за его расширением в трёх измерениях на протяжении семи секунд. По скорости расширения они рассчитали эквивалентную температуру в 9,7 пикокельвина. Предыдущий рекорд составлял 38 пикокельвинов и был установлен во время эксперимента в наземной башне свободного падения.
Главное преимущество космической станции заключается в длительном воздействии микрогравитации. На Земле гравитация быстро изменяет движение атомов, ограничивая время наблюдений, тогда как на орбите исследователи могут изучать квантовые системы значительно дольше.
В будущем подобные эксперименты помогут создавать более чувствительные атомные интерферометры — приборы, использующие волновые свойства атомов для сверхточных измерений. С их помощью учёные рассчитывают исследовать фундаментальные законы физики, включая принцип эквивалентности, согласно которому тела в одинаковом гравитационном поле испытывают одинаковое ускорение независимо от своей массы.
Читать TechDigest в Google
