Физики впервые охладили молекулы до 220 нанокельвинов. Сделать это удалось за счет столкновений с ультрахолодными атомами натрия, говорится в исследовании ученых из Массачусетского технологического института во главе с Нобелевским лауреатом Вольфгангом Кеттерле, которое опубликовано в журнале Nature.
В последние несколько десятилетий физики достигли больших успехов в охлаждении атомов до температуры, близкой к абсолютному нулю. Такие эксперименты проводятся с помощью лазеров, при облучении которыми атомы теряют энергию и двигаются медленнее — и, как следствие, охлаждаются.
Повторить тот же эксперимент с молекулами нельзя — из-за их сложной формы до сих пор удавалось охладить молекулы только до десяти милликельвинов (0,01 К).
В новом исследовании физики нашли способ охладить молекулы до еще более низкой температуры с помощью созданной в конце XX века ловушки для атомов — только вместо атомов в новом эксперименте ее переделали для молекул.
Принцип работы классической версии ловушки заключается в том, что устройство избирательно пропускает самые горячие атомы и перемешивает их с холодными. Горячие забирают излишки энергии из облака холодных, а затем вылетают, заставляя холодные атомы охлаждаться еще сильнее.
Исследователи частично повторили конструкцию ловушки, добавив к ней лазеры. В эксперименте участвовали атомы лития и натрия, самые горячие из которых бомбардировали облако молекул.
В результате температура в опытной установке опустилась до 200 нанокельвинов (0,0000002 K) — это рекордно низкое значение, которое в пять раз ниже пределов, налагаемых законами квантовой физики.
«Подобные методы уже давно используются для охлаждения атомов. Изначально я не был уверен в том, что наша методика сработает. Но, так как мы не знали этого наверняка, мы все равно провели эксперимент. Теперь мы точно можем сказать, что для молекул из лития и натрия этот подход работает. Подойдет ли он для других веществ, нам еще предстоит узнать»
Вольфганг Кеттерле, ведущий автор исследования
Ранее инженеры из Университета ETH Цюриха нашли способ снизить температуру воды до рекордно низкого значения -263 °C, не замораживая ее.