Вещи, которые кажутся невозможными, вполне реальны в квантовой физике. Атомы могут существовать в нескольких местах одновременно, проходить туннели через барьеры или мгновенно обмениваться информацией на огромных расстояниях.
Эти и другие необычные явления могут возникать при взаимодействии частиц друг с другом. Но влияние классической физики может затруднить процесс изучения этих взаимодействий. Один из способов усилить квантовые эффекты — охладить атомы до температуры выше абсолютного нуля. В таком случае материя переходит в состояние, которое называется конденсатом Бозе-Эйнштейна (BEC).
Для нового исследования команда Массачусетского технологического института повторила именно этот процесс, чтобы исследовать так называемую квантовую жидкость Холла. Это необычный тип материи, состоящий из облаков электронов, захваченных магнитными полями, которые начинают необычно взаимодействовать друг с другом, создавая квантовые эффекты. Вместо электронов, которые слишком трудно разглядеть в этой системе, исследователи использовали в BEC миллион ультрахолодных атомов натрия.
Мы решили заставить эти холодные атомы вести себя так, как если бы они были электронами в магнитном поле, но при условии, что мы сможем их контролировать. Тогда получится визуализировать, что делают отдельные атомы, и посмотреть, подчиняются ли они одной и той же квантово-механической физике.
Мартин Цвирляйн, автор-корреспондент исследования
Команда поместила это облако атомов в электромагнитную ловушку и начала крутить их со скоростью 100 оборотов в секунду. Облако вытянулось в длинную извилистую форму, которая становилась все тоньше и тоньше — и вот тогда атомы переключились на квантовую физику.
Извилистая структура сначала начала изгибаться как змея, затем она распалась на отдельные сегменты. Они продолжили вращаться и образовывали странный кристаллический узор, который команда описала как цепочку квантовых торнадо. Авторы назвали это переходным периодом от классической физики до квантовой.
Такое поведение повлияет на наши знания о квантовой и классической механике.
Читать далее
Посмотрите на селфи, которое сделал китайский орбитальный зонд с Марсом
Климат Земли последние 2,4 млрд лет был намного суровее, чем считалось
Исследование CERN: материя и частицы антивещества одинаково реагируют на гравитацию