Физики MIT наблюдали квантовые взаимодействия между атомами

Ученые впервые получили изображения отдельных атомов в процессе их свободного взаимодействия. Метод визуализации, описанный в Physical Review Letters, позволяет напрямую наблюдать квантовые корреляции между частицами, которые ранее были лишь теоретически предсказаны.

Физики из Массачусетского технологического института (MIT) разработали технику «атомно-разрешенной микроскопии». Они создают облако атомов, которым позволяют свободно перемещаться и взаимодействовать. Затем ученые «замораживают» атомы в их текущих положениях и с помощью лазеров фиксируют точное расположение частиц до того, как они естественным образом рассеются.

Мы можем видеть отдельные атомы в этих интересных облаках атомов и то, как они взаимодействуют друг с другом, и это прекрасно.

Мартин Цвирляйн, профессор MIT, соавтор исследования

Физики наблюдали, как атомы натрия, являющиеся бозонами, собираются в конденсат Бозе-Эйнштейна — состояние материи, в котором частицы разделяют одно и то же квантовое состояние. Давно предсказывалось, что бозоны должны «группироваться» вместе. Эта группировка является следствием их способности разделять одну квантово-механическую волну. Этот волнообразный характер был впервые предсказан физиком Луи де Бройлем.

Иллюстрация метода (сверху): блуждающие атомы в атомной ловушке (красный) внезапно замораживаются на месте с помощью примененной оптической решетки. Результаты визуализации (снизу): бозонный конденсат Бозе-Эйнштейна, одно спиновое состояние в слабовзаимодействующей смеси Ферми и оба спиновых состояния сильновзаимодействующей смеси Ферми. Изображение: Image courtesy of the researchers, MIT

В другом эксперименте ученые визуализировали облако из двух типов атомов лития. Каждый тип атома является фермионом, который, как предсказывали теории, отталкивает свой вид, но может сильно взаимодействовать с другими типами фермионов.

Наблюдения позволили впервые наблюдать, как атомы образуют пары. Это явление лежит в основе сверхпроводимости — процесса, когда электрический ток может протекать без сопротивления.

Диаметр одного атома составляет около одной десятой нанометра — примерно в миллион раз меньше толщины человеческого волоса. Классические методы визуализации, позволяют увидеть лишь общую форму облака атомов, но не отдельные частицы.

В дальнейшем команда планирует использовать свою технику для визуализации более экзотических и менее изученных квантовых явлений, таких как «квантовая физика Холла», когда взаимодействующие электроны демонстрируют новое коррелированное поведение в присутствии магнитного поля.


Читать далее:

Женщина ушла от мужа к ChatGPT после 20 лет брака: «Он удовлетворяет меня лучше, чем человек»

Оружие будущего: Япония запустила снаряды из рельсотрона со скоростью 8000 км/ч

Назван неожиданный напиток, который может снизить риск остановки сердца

Иллюстрация на обложке: Sampson Wilcox, MIT

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Хокинг предсказал гибель Земли: оказалось, НАСА сочло угрозу реальной
Наука
Создатель Ethereum признал свои ошибки и решил изменить криптовалюту
Новости
«Ред ОС 8» заработала на Arm-платформах — теперь и на «Байкале»
Новости
Компания Цукерберга использовала уязвимость подростков для рекламы
Новости
Старая модель не работает: ученые ищут новые объяснения устройства Вселенной
Космос
Пыльцевая буря накрыла центр России: что это и как защититься аллергикам
Наука
3400-летние артефакты загадочного племени нашли на вершине потухшего вулкана в Венгрии
Наука
На 3D-принтере напечатали электрод, который работает эффективнее ЭЭГ
Наука
Древесная стружка и ветки: открыт необычный способ мумификации с удивительной эффективностью
Наука
В Перми предложили способ очистки побережья от последствий разлива нефти
Наука
«Уэбб» заглянул сквозь дымку, окутывающую популярные и загадочные экзопланеты
Космос
Хирурги впервые удалили опухоль позвоночника через глазницу
Наука
Не только в небе: птерозавры ходили бок о бок с динозаврами, выяснили ученые
Наука
Синтезирована молекула, «которая может заменить кремний в микроэлектронике»
Наука
Меньше вспышек, больше бурь: ученые рассказали об активности Солнца в первые месяцы года
Космос
Находка на Кавказе опровергает теории о примитивности неандертальцев
Наука
Астрономы раскрыли тайну магнитаров: эти звезды заполняют Вселенную золотом
Космос
Антидот от 13 ядовитых змей получили из крови донора, которого укусили 856 раз
Наука
Телескоп «Чандра» наблюдал причину «перелома кости» в центре Млечного Пути
Космос
Оптический транзистор разогнали до 240 ГГц: это основа для компьютеров нового поколения
Новости