Лента TH Новости Глобальные вызовы



Пожиратели атомов

∴ 248

Большие государства поглощают малые, крупные корпорации сметают конкурентов, а гигантские атомы поглощают другие атомы. И так создается новая материя.

Atom Nuclear Power Atomic Nucleus Neutron Electron

Атом, несмотря на малый размер, состоит из пустоты. Теперь ученые из Австрии и США заполнили некоторые из этих пустот, создав новое состояние материи в виде «гигантских атомов», заполненных другими атомами.

Обычно между ядром атома и электронами, вращающимися вокруг него, имеется немного пространства. Расстояние этой орбиты зависит от типа. Однако, есть уникальное творение: «атом Ридберга». Радиус от ядра до электронов в 1000 раз больше атома водорода, что заставило исследователей задаться вопросом, можно ли заполнить гигантские атомы атомами поменьше?

Чтобы проверить эту идею, исследователи из TU Wien, Rice University и Harvard начали с конденсата Бозе-Эйнштейна. Это экзотическое состояние вещества образуется, когда атомы охлаждают до порога чуть-чуть выше абсолютного нуля, что заставляет их замедляться и сжиматься, демонстрируя необычное поведение.

В этом случае отправной точкой было облако атомов стронция. После охлаждения их в конденсат Бозе-Эйнштейна команда использовала лазер для возбуждения одного из атомов. Так один из электронов был приведен в высоковозбужденное состояние. Возбужденный электрон начинает вращаться вокруг ядра на гораздо большем расстоянии, чем обычно, создавая атом Ридберга.

Орбита этого электрона становится настолько большой, что другие атомы стронция могут легко в нее вписаться. Команда наблюдала до 170 атомов, забитых внутри одного ридберговского атома, но это число может зависеть от радиуса атома Ридберга и плотности конденсата Бозе-Эйнштейна.

Атомы действительно взаимодействуют друг с другом, но очень слабо. Электрон атома Ридберга очень слабо рассеивается нейтральными атомами на своем пути, но поскольку электрон настолько медленный, он не переносится в другое состояние. Команда провела компьютерное моделирование взаимодействия и обнаружила, что это слабое взаимодействие уменьшает полную энергию системы, образуя связь между гигантским атомом и меньшими внутри него.

Атомы не несут никакого электрического заряда, поэтому они лишь оказывают минимальное воздействие на электрон. Это очень необычная ситуация. Обычно мы имеем дело с заряженными ядрами, связывающими электроны вокруг них. Здесь мы имеем электрон, связывающий нейтральные атомы.Шухей Йошида, соавтор исследования

Слабая, как это может быть, связь означает, что атомы образуют новое состояние материи, которое команда называет поляронами Ридберга.

Для нас это новое слабосвязанное состояние материи является новой возможностью исследования физики ультрахолодных атомов. Таким образом, с очень высокой точностью можно исследовать свойства конденсата Бозе-Эйнштейна на очень малых масштабах.Иоахим Бургдорфер, соавтор исследования.

Филипп Дончев