Fizycy pracujący pod kierownictwem Sebastiana Willa poinformowali właśnie w artykule naukowym opublikowanym w periodyku Nature, że udało im się stworzyć kondensat Bosego-Einsteina składający się nie z samych atomów, a z cząsteczek.
Aby dokonać tego wyczynu, naukowcy musieli schłodzić badane cząsteczki składające się z atomów sodu i cezu do ekstremalnie niskiej temperatury rzędu 5 nanokelwinów. Warto tutaj zwrócić uwagę na fakt, że owe cząsteczki są polarne, a więc mają ładunek elektryczny dodatni oraz ujemny. To z kolei oznacza, że ich interakcje z otoczeniem są niezwykle ciekawe i warto je zbadać także w stanie kondensatu Bosego-Einsteina (BEC).
Czytaj także: Dotykasz nadciekłego helu dłonią. Co poczujesz?
Naukowcy przekonują, że materia znajdująca się w tym nietypowym stanie skupienia otwiera pole do badania otaczającej nas rzeczywistości w zupełnie nowy sposób. Z jednej strony kondensat Bosego-Einsteina pozwala badać i testować podstawowe prawa fizyki, a z drugiej może przyczynić się do tworzenia zaawansowanych symulacji kwantowych.
Jak schłodzić cząsteczki do 5 nanokelwinów?
Badacze wskazują, że do osiągnięcia stanu BEC wykorzystano promieniowanie mikrofalowe, które jest.w stanie stworzyć swoiste osłony wokół każdej cząsteczki. W próbce, w której każda cząsteczka posiada taką osłonę, tylko najgorętsze można usunąć z próbki. Im więcej ich zostanie usuniętych, tym pozostała część próbki będzie miała coraz niższą temperaturę.
Na tym etapie badacze znaleźli się już w 2023 roku. Dopiero jednak wprowadzenie drugiego pola mikrofalowego zwiększyło wydajność procesu chłodzenia, który ostatecznie umożliwił stworzenie kondensatu Bosego-Einsteina z cząsteczek składających się z cezu i sodu. Co więcej, próbka taka pozostawała w stanie BEC przez ponad dwie sekundy, co z tym reżimie jest naprawdę długim czasem.
Czytaj także: NASA odkryła piąty stan skupienia. “Zobaczyliśmy atomową aureolę”
Naukowcy zwracają uwagę na fakt, iż drugie pole mikrofalowe oprócz zwiększenia tempa chłodzenia próbki umożliwia kontrolowanie orientacji cząsteczek, a tym samym ich zachowania względem siebie. Wiele wskazuje na to, że wkrótce może to umożliwić tworzenie nowych stanów kwantowych. Póki co badacze skupiają się na teoretycznym opisie interakcji zachodzących między cząsteczkami w próbce BEC. Jest to niezwykle szerokie pole badań, bowiem przewidywań co do zachowania polarnych cząsteczek w stanie BEC jest mnóstwo. Teraz w końcu istnieje możliwość ich eksperymentalnej weryfikacji.
Co więcej, większość interakcji między cząsteczkami trwa mniej niż sekundę, czasami nawet w milisekundach. Zważając na to, że utworzony przez naukowców BEC istnieje przez ponad dwie sekundy, naukowcy mają możliwość badania naprawdę wielu procesów zachodzących w tym nietypowym stanie skupienia materii.
Możliwe zatem, że naukowcy z Columbii właśnie otworzyli zupełnie nowe okno na rzeczywistość. Po raz kolejny człowiek zagląda za kulisy rzeczywistości i poznaje otaczający go świat od nowa.