В Гарварде создали чёрную дыру для атомов

Необычное применение углеродным нанотрубкам придумали физики во главе с профессором Лене Вестергор Хау (Lene Vestergaard Hau). Трубки стали своеобразными чёрными дырами для ультрахолодных атомов (ultracold atom).

Атом по спирали движется (белая линия) к нанотрубке. По достижении её поверхности валентный электрон атома (жёлтый) проходит внутри трубки, а ион (фиолетовый) отбрасывается в сторону и попадает на детектор (иллюстрация Anne Goodsell, Tommi Hakala/Harvard University).

Хау и её коллеги при помощи лазера охладили (laser cooling) облака атомов рубидия почти до температуры абсолютного нуля. Скопления атомов содержали около миллиона составляющих, но в длину не превышали миллиметра. Облака затем направили на однослойную углеродную нанотрубку, расположенную всего в паре сантиметров и заряженную до 300 вольт.

Большинство атомов пролетели рядом с трубкой. Однако те, что двигались на расстоянии меньше микрометра (а таких оказалось около 10 атомов из каждого облака), были притянуты нанотрубкой. По мере приближения к ней они ускорялись.

"Сначала их скорость не превышала 5 метров в секунду, но постепенно она достигала значения 1200 м/с, — рассказывает в пресс-релизе Энн Гудселл (Anne Goodsell). — В результате температура, соответствующая кинетической энергии атомов, возрастала с 0,1 градуса Кельвина до тысяч градусов, и всё это меньше чем за микросекунду".

Схема эксперимента. Вверху показан общий вид установки, а внизу (крупнее и перевёрнутая) – её ключевая часть (иллюстрация Physical Review Letters).

Кроме того, происходило разделение атома на ион и электрон. Последний в конце концов "поглощался" нанотрубкой (квантово-механическое туннелирование), а ион отбрасывался, его скорость при этом достигала 26 километров в секунду. Чем не чёрная дыра в атомном масштабе? По крайней мере, засасывает и уничтожает, да и аккреционный диск с излучением — налицо.

Подробности — в статье авторов открытия в журнале Physical Review Letters (PDF-документ здесь).