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.






Интересные новости
Вплине на вимірювання часу: танення льодовиків сповільнило обертання ЗемліВплине на вимірювання часу: танення льодовиків сповільнило обертання Землі
Вчені розповіли, чому «зірки-невдахи» часто самотніВчені розповіли, чому «зірки-невдахи» часто самотні
Археологи знайшли в Британії багато прикрашену римську віллу з табличками з прокльонамиАрхеологи знайшли в Британії багато прикрашену римську віллу з табличками з прокльонами
ДНК віком 1500 років допомогла відтворити зовнішність імператора КитаюДНК віком 1500 років допомогла відтворити зовнішність імператора Китаю
Блок рекламы


Похожие новости

Гігантська «діра» в атмосфері Сонця може спричинити сильні полярні сяйва на ЗемліГігантська «діра» в атмосфері Сонця може спричинити сильні полярні сяйва на Землі
Астронавт NASA зробив вражаючий знімок полярного сяйва з космосуАстронавт NASA зробив вражаючий знімок полярного сяйва з космосу
"Джеймс Вебб" зробив знімки Юпітера, на них видно полярне сяйво"Джеймс Вебб" зробив знімки Юпітера, на них видно полярне сяйво
Полярні сяйва та гігантська червона пляма: телескоп NASA зробив вражаючі фото ЮпітераПолярні сяйва та гігантська червона пляма: телескоп NASA зробив вражаючі фото Юпітера
Украинец Поляков продал свою долю в Firefly Aerospace за 1 долларУкраинец Поляков продал свою долю в Firefly Aerospace за 1 доллар
Украинские полярники зарегистрировали на станции "Академик Вернадский" температурный рекордУкраинские полярники зарегистрировали на станции "Академик Вернадский" температурный рекорд
Украинские полярники посчитали пингвинов, живущих возле "Академика Вернадского"Украинские полярники посчитали пингвинов, живущих возле "Академика Вернадского"
Украинец Поляков согласился продать свою долю в Firefly Aerospace в ответ на обращение правительства США
Учёные «закрутили» магнит и наблюдали удивительную структуру магнитного поля
Украинские полярники в Антарктиде будут производить сувениры из накопленного там пластика
Последние новости

Подгружаем последние новости