Ученые совершили квантовый скачок в пятом состоянии материи

Пятое состояние материи — ультрахолодный конденсат Бозе-Эйнштейна (БЭК) — стало бесценным инструментом в раскрытии тайн квантовой физики. Теперь ученые из Колумбийского университета создали молекулярный натрий-цезиевый БЭК, который является диполярным, что открывает двери для десятков применений экзотических веществ.

Ученые совершили квантовый скачок в пятом состоянии материи

В середине 1920-х годов два выдающихся физика, Сатьендра Нат Бозе и Альберт Эйнштейн, выдвинули теорию о существовании необычного квантового состояния материи, позже названного в их честь — конденсат Бозе-Эйнштейна (БЭК). Эти ученые предположили, что при охлаждении частиц до ультранизких температур, близких к абсолютному нулю, и при низкой плотности, они объединятся в одно неразличимое целое.

Перенесемся на 70 лет вперед: ученые из Университета Колорадо в Боулдере подтвердили теорию Эйнштейна и Бозе. С тех пор БЭК стал важным инструментом для изучения квантовых свойств атомов, что привело к множеству достижений, таких как охлаждение частиц и создание двухатомных молекул, все больше расширяя наше понимание фундаментальной физики Вселенной.

Теперь физики из Колумбийского университета совместно с Университетом Радбауд в Нидерландах сделали следующий шаг, создав натриево-цезиевый конденсат с температурой всего в пять наноКельвинов выше абсолютного нуля. Важно отметить, что этот БЭК является диполярным, имея как положительный, так и отрицательный заряд. В пресс-релизе команда объяснила, что использовала ранее проверенную методику, основанную на микроволнах, для преодоления "порога БЭК". Результаты исследования были опубликованы на этой неделе в журнале Nature.

Управляя этими диполярными взаимодействиями, мы надеемся создать новые квантовые состояния и фазы материи.

Хотя микроволны обычно ассоциируются с нагревом, соавтор исследования Тийс Карман из Университета Радбауд предложил, что они могут действовать как щиты, защищая молекулы от потерь при столкновениях, а горячие молекулы удаляются из образца, создавая охлаждающий эффект. Команда уже испытала микроволновую технику в 2023 году, но в новом исследовании добавлено второе микроволновое поле, что оказалось более эффективным для создания желаемого БЭК.

Мы хорошо понимаем взаимодействия в этой системе, что критически важно для дальнейших шагов, таких как изучение диполярной физики многих тел. Мы разработали схемы управления взаимодействиями, проверили их теоретически и реализовали в эксперименте. Это был потрясающий опыт — видеть, как идеи по "защите от микроволнового излучения" реализуются в лаборатории.

По словам авторов статьи, создание этого диполярного БЭК открывает новые возможности для создания других форм экзотической материи, таких как экзотические диполярные капли, самоорганизующиеся кристаллические фазы и диполярные спиновые жидкости в оптических решетках. Это лишь некоторые из многочисленных потенциальных приложений нового БЭК. Джун Йе, ученый из Калифорнийского университета в Боулдере, отметил, что точный контроль квантовых взаимодействий, достигнутый в этом эксперименте, может значительно повлиять на квантовую химию.

Это малоизвестное пятое состояние материи продолжает удивлять нас, более века спустя после его открытия, открывая новые горизонты в физике.

Читайте также

Сверхчувствительный сенсор сделает раннюю диагностику болезней Паркинсона и Альцгеймера

Сверхчувствительный сенсор сделает раннюю диагностику болезней Паркинсона и Альцгеймера

В Китае обнаружен динозавр микрорапторин, меняющий теорию эволюции полета

В Китае обнаружен динозавр микрорапторин, меняющий теорию эволюции полета

Геном человека оказался устойчив к микрогравитации — по крайней мере, в течение суток

Геном человека оказался устойчив к микрогравитации — по крайней мере, в течение суток

Иностранный язык дается взрослым труднее, чем детям? Не совсем так

Иностранный язык дается взрослым труднее, чем детям? Не совсем так

«Огненная амеба» побила температурный рекорд и расширила границы возможной жизни

«Огненная амеба» побила температурный рекорд и расширила границы возможной жизни

Физики дважды измерили квазичастицы с четвертью заряда электрона

Физики дважды измерили квазичастицы с четвертью заряда электрона

Физики скорректировали закон отражения для двумерного мира

Физики скорректировали закон отражения для двумерного мира

Ученые усомнились в глобальной катастрофе на Земле 2 миллиарда лет назад

Ученые усомнились в глобальной катастрофе на Земле 2 миллиарда лет назад

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

90 млн лет назад на Южном полюсе бушевали лесные пожары

90 млн лет назад на Южном полюсе бушевали лесные пожары

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

От мегаваттного YAL-1 до Iron Beam: 7 самых мощных боевых лазеров в мире

От мегаваттного YAL-1 до Iron Beam: 7 самых мощных боевых лазеров в мире

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Ученые создали софт для расчета давления одежды на цифровом аватаре

Ученые создали софт для расчета давления одежды на цифровом аватаре

Ученые СурГУ превратили нефтяные отходы в углерод 97%-й чистоты

Ученые СурГУ превратили нефтяные отходы в углерод 97%-й чистоты

Samsung готовит необычные Galaxy Buds On — наушники будут крепиться к ушам зажимами

Samsung готовит необычные Galaxy Buds On — наушники будут крепиться к ушам зажимами