Физики впервые применили новый метод наблюдения за отдельными атомами, взаимодействующими в свободном пространстве. Новый метод подтверждает квантово-механическую теорию столетней давности. Впервые ученые наблюдали, как атомы свободно плавают и взаимодействуют в пространстве. Это открытие помогает подтвердить некоторые из самых основных принципов квантовой механики, которые были впервые предсказаны более века назад, но никогда не были напрямую проверены.
Отдельные атомы, как известно, трудно наблюдать из-за их квантовой природы. Исследователи не могут, например, знать одновременно и положение атома, и его скорость из-за квантовой странности. Но, используя определенные лазерные методы, они получили изображения облаков атомов.
Вверху: Две иллюстрации показывают, как атомы в атомной ловушке (красные) внезапно замораживаются на месте с помощью оптической решетки. Внизу: Три снимка с микроскопа показывают (слева направо) бозонный 23Na, образующий конденсат Бозе-Эйнштейна; одно спиновое состояние в слабовзаимодействующей смеси Ферми 6Li; и оба спиновых состояния сильновзаимодействующей смеси Ферми, напрямую показывающие образование пар. Яо и др.
«Это как видеть облако в небе, но не отдельные молекулы воды, из которых оно состоит», — заявил в своем заявлении Мартин Цвирляйн , физик из Массачусетского технологического института и соавтор нового исследования.
Новый метод идет на шаг дальше, позволяя ученым делать снимки атомов «свободного пробега» в свободном пространстве. Сначала Цвирляйн и его коллеги загнали облако атомов натрия в свободную ловушку при сверхнизких температурах. Затем они пропустили через облако решетку лазерного света, чтобы временно заморозить атомы на месте. Затем второй, флуоресцентный лазер осветил положения отдельных атомов.
Смотрите также... |
Наблюдаемые частицы принадлежат к группе, называемой бозонами. Они имеют одинаковое квантово-механическое состояние и, как следствие, ведут себя как волна, сбиваясь в кучу. Эта концепция была впервые предложена французским физиком Луи де Бройлем в 1924 году и впоследствии стала известна как «волна де Бройля».
Иллюстрация атомов, свободно плавающих в воздухе. Станислав Пытель
Конечно, бозоны, которые наблюдали Цвирлейн и его команда, демонстрировали поведение волн де Бройля. Исследователи также получили изображения литиевых фермионов — типа частиц, которые отталкивают подобные частицы, а не собираются вместе.
Результаты были опубликованы 5 мая 2025 года в журнале Physical Review Letters. Две другие группы сообщили об использовании аналогичной техники для наблюдения пар бозонов и фермионов в том же выпуске журнала.
| Смотрите также... Немного о кошках: история одомашнивания и интересные факты о поведении домашних питомцев |
«Мы можем видеть отдельные атомы в этих интересных облаках атомов и то, как они взаимодействуют друг с другом, и это прекрасно», — сказал Цвирляйн.
В будущем команда планирует использовать новую технику — называемую «атомно-разрешенной микроскопией» — для исследования других квантово-механических явлений. Например, они могут использовать ее для наблюдения «квантового эффекта Холла», при котором электроны синхронизируются под воздействием сильного магнитного поля.
Смотрите также... HTML, CSS-шпаргалка с примерами - тег IMG, figure и picture. Адаптирование, форматирование, эффекты Полный список обработчиков событий HTML / Javascript с примерами |
Похожих записей не найдено...
