Нейтральные атомы обманули заменителем магнитного поля

Необычное магнитное поле для ультрахолодных газов создали физики Объединённого квантового института (Joint Quantum Institute – JQI). Они заставили нейтральные атомы газа вести себя так, будто те являются заряженными частицами, попавшими в настоящее магнитное поле.

Образовавшиеся вихри на фотографии видны в виде тёмных пятен. Их появление хорошо объяснено в статье в Nature, написанной не участвовавшим в данном исследовании профессором Мартином Звиерлейном (Martin Zwierlein) из Массачусетского технологического института (фото Nature).
Образовавшиеся вихри на фотографии видны в виде тёмных пятен. Их появление хорошо объяснено в статье в Nature, написанной не участвовавшим в данном исследовании профессором Мартином Звиерлейном (Martin Zwierlein) из Массачусетского технологического института (фото Nature).

На примере ультрахолодных газов можно изучать сложное взаимодействие атомов внутри кристаллических тел. При этом не подмешивается негативное (запутывающее) действие различных примесей и дефектов, которые всегда присутствуют как в твёрдых, так и в жидких материалах.

Учёные научились довольно-таки проворно обращаться с облачками атомов (а в некоторых случаях и с отдельными атомами) даже при температуре, близкой к абсолютному нулю. Однако до сих пор никто не мог смоделировать воздействие на них магнитного поля – и всё из-за нейтральности атомов.

Между тем учёным очень хотелось изучить при помощи ультрахолодных газов квантовый эффект Холла (quantum Hall effect), когда, упрощённо говоря, электроны формируют квазичастицы, которые несут на себе лишь часть обычного заряда.

Иэн Спилман (Ian Spielman) и его коллеги придумали, как обойти препятствие. Они направили на облачко ультрахолодного газа из атомов рубидия-87, пойманного в магнитооптическую ловушку, два перпендикулярных лазерных луча (с небольшим различием по частоте). Атомы находились в состоянии, называемом конденсатом Бозе-Эйнштейна. Вместе с лазерами физики использовали обычное магнитное поле, но только градиентное – оно менялось вдоль определённого направления.

В результате совместной работы поля и лучей появлялось воздействие, аналогичное силе Лоренца. И получалось, что нейтральные атомы ведут себя как заряженные частицы в магнитном поле.

Облачко атомов (показано зелёным цветом) находилось при температуре 100 нанокельвинов. На него воздействовали два лазерных луча (красный). В результате в системе словно появлялось искусственное магнитное поле, направленное перпендикулярно реальному (Beff) (иллюстрация JQI).
Облачко атомов (показано зелёным цветом) находилось при температуре 100 нанокельвинов. На него воздействовали два лазерных луча (красный). В результате в системе словно появлялось искусственное магнитное поле, направленное перпендикулярно реальному (Beff) (иллюстрация JQI).

Атомы в облаке начинали вращаться, образуя своеобразные вихри. По их появлению можно было судить о наличии стабильного "синтетического" магнитного поля, пишут учёные в своей статье в журнале Nature.

В дальнейшем специалисты JQI планируют создать сферическую систему из 20 тысяч атомов рубидия, поделить её на 100 двумерных слоёв (наподобие блинов), в каждом из которых будет около 200 вихрей. (Отметим, что максимальное количество наблюдаемых ныне образований не превышало 12.) В этом случае учёным удастся изучить квантовый эффект Холла с невероятной детальностью.

Возможно, что на основе нынешнего открытия также будет разработана какая-нибудь необычная форма квантового вычисления, отмечают специалисты в пресс-релизе института.


Коды для вставки в блог\форум




Интересные новости
Билл Гейтс предупредил о грядущей катастрофе хуже covid-19Билл Гейтс предупредил о грядущей катастрофе хуже covid-19
Звездопад Персеиды в августе: названа дата уникального явленияЗвездопад Персеиды в августе: названа дата уникального явления
Автоматическая картофельная пушка вышла на тропу войныАвтоматическая картофельная пушка вышла на тропу войны
Обнаружен самый большой кратер в Солнечной системеОбнаружен самый большой кратер в Солнечной системе
Ученые посчитали, сколько стоит птичий пометУченые посчитали, сколько стоит птичий помет
Блок рекламы


Похожие новости

Направление магнитного поля Земли меняется быстрее, чем считалосьНаправление магнитного поля Земли меняется быстрее, чем считалось
Магнитные поля замедлили рост нашей галактикиМагнитные поля замедлили рост нашей галактики
Учёные заявили об ослаблении магнитного поля ЗемлиУчёные заявили об ослаблении магнитного поля Земли
Украинские полярники прибыли в Антарктиду после обсервацииУкраинские полярники прибыли в Антарктиду после обсервации
Украинские полярники добрались до Чили и после обсервации продолжат путь в Антарктиду на кораблеУкраинские полярники добрались до Чили и после обсервации продолжат путь в Антарктиду на корабле
Украинские полярники написали раздел для "Энциклопедии мировых биомов"Украинские полярники написали раздел для "Энциклопедии мировых биомов"
Созданы микророботы, парящие в магнитных поляхСозданы микророботы, парящие в магнитных полях
В Украине стартовал отбор полярников на станцию "Академик Вернадский" в АнтарктидуВ Украине стартовал отбор полярников на станцию "Академик Вернадский" в Антарктиду
Полярные сияния Юпитера разогревают его атмосферуПолярные сияния Юпитера разогревают его атмосферу
"Спецтехноэкспорт" заявил о разработке электромагнитного оружия"Спецтехноэкспорт" заявил о разработке электромагнитного оружия
Последние новости

Подгружаем последние новости