loader
Срочные новости раздела
Молекулы впервые охладили до рекордно низкой температуры

Молекулы впервые охладили до рекордно низкой температуры

Нобелевский лауреат Вольфганг Кеттерле и его коллеги охладили молекулы, которые состоят из атомов щелочных металлов, до сверхнизкой температуры в 220 нанокельвин. Это в 20 раз ниже предыдущего рекорда.

«Подобные методы уже давно используются для охлаждения атомов. Изначально я не был уверен в том, что наша методика сработает. Но, так как мы не знали этого наверняка, мы все равно провели эксперимент. Теперь мы точно можем сказать, что для молекул из лития и натрия этот подход работает. Подойдет ли он для других веществ, нам еще предстоит узнать», – рассказал Кеттерле.

За последние полвека физики создали множество различных приборов, которые могут охлаждать одиночные атомы и элементарные частицы до температур, очень близких к абсолютному нулю. Как правило, они использовали в своей работе лазеры, импульсы которых настроены таким образом, что взаимодействующие с ними атомы теряют энергию и начинают медленнее двигаться.

В случае с молекулами из-за их более сложной формы и некоторых других свойств сделать это напрямую нельзя. В результате физикам удавалось охладить их до гораздо более скромных температур, которые не превышали десять милликельвин (0,01 К). Это мешало изучать квантовые свойства молекул и использовать их в качестве компонентов квантовых вычислительных систем.

Только недавно, как отмечают исследователи, ученые добились существенного прогресса в этом направлении, создав лазерные холодильные установки, которые могут косвенно взаимодействовать с молекулами. Кеттерле и его коллеги выяснили, как можно сделать молекулы еще более холодными, используя одну из самых первых методик охлаждения атомов.

Еще в прошлом веке ученые заметили, что атомы можно охладить до сверхнизких температур, если поместить их в специальную ловушку, которая избирательно пропускает самые горячие частицы, и перемешать их с облаком других, более холодных атомов. Столкновения между ними приведут к тому, что самые теплые и подвижные атомы вылетят из ловушки, забирая с собой излишки энергии, а внутри останутся только их самые холодные «соседи».

Подобный подход, как показали первые опыты, для молекул не работает. Дело в том, что их столкновения с более холодными атомами приводят к тому, что молекулы не охлаждаются, а разрушаются или нагреваются. Кеттерле и его команда предположили, что этого можно избежать, если сталкивать атомы и молекулы с одним и тем же ядерным и электронным спином. То есть они должны находиться в схожем энергетическом состоянии.

Ученые проверили эту теорию, поместив несколько тысяч атомов лития и натрия в лазерные холодильные установки. Когда они охладились примерно до трех микрокельвинов, физики перемешали атомы между собой, получив таким образом набор молекул, которые состояли из атомов и того, и другого металла. Получив облачко из этих молекул, ученые попытались охладить его, поменяв их спин при помощи лазера и столкнув их с атомами чистого натрия, с которыми проделали ту же процедуру.

Вопреки прогнозам скептиков, столкновение частиц и последующее удаление горячих атомов натрия из ловушки привели к резкому охлаждению молекул. В результате температура в опытной установке опустилась до 200 нанокельвинов (0,0000002 K). Это значение, как отмечают ученые, на порядки ниже «классического» температурного предела и всего в пять раз выше минимального порога, которое налагают законы квантовой физики.

Последующие опыты, как отмечают ученые, покажут, можно ли достичь этого предела и можно ли применять подобный подход для охлаждения молекул с другими физическими и квантовыми свойствами. Если это возможно, то у физиков появится первая удобная система для изучения квантовых свойств сложных комбинаций атомов, заключают авторы статьи.

Статья опубликована в журнале Nature   Источник: ИТАР-ТАСС

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Обнаруженная на юге Англии окаменелость зафиксировала палеобиологическое событие, которое произошло порядка 200 миллионов лет назад, и стала уникальной иллюстрацией того, как безрассудно и жестоко
подробнее...

Используя микроскопически точные технологии 3D-печати и звуковые волны в качестве пинцета, ученые из Стэнфордского университета (США) и Венского технического университета (TU Wien, Австрия) создали
подробнее...

Многобугорчатые, или мультитуберкуляты, – это отряд вымерших растительноядных млекопитающих, которые появились в середине юрского периода и на 25 миллионов лет пережили динозавров. Они были довольно
подробнее...

На территории Канады и США были замечены особи азиатского вида шершней Vespa mandarinia, самого крупного среди всех шершней. Если такой шершень жалит человека, тот испытывает сильную боль, но особенно
подробнее...

Сотрудники лаборатории макроэкологии и биогеографии беспозвоночных СПбГУ на основе ранее опубликованных данных и собственных исследований дали оценку видовому разнообразию пресноводных моллюсков
подробнее...

Исследователи Санкт-Петербургского государственного университета расшифровали геном Intoshia variabili — самого маленького представителя паразитов из группы ортонектид. Оказалось, на данный момент его
подробнее...

Группа астрономов из Европейской южной обсерватории (ESO) и других институтов открыла черную дыру всего в тысяче световых лет от Земли. Эта черная дыра ближе к Солнечной системе, чем все остальные,
подробнее...

РИА Новости. Американские и британские ученые составили интерактивную карту мира, на которую нанесли максимальные для каждого региона комбинации температур и влажности — показатель, который лучше
подробнее...

Ученые из Полевого музея Чикаго (США) изучили окаменелости раннего ихтиозавра Cartorhynchus lenticarpus и выяснили, что у этого морского ящера глубоко в челюсти были круглые зубы. Этими зубами морская
подробнее...

Ученые из Сиднейского университета  выявили ген, обеспечивающий капским медоносным пчелам способность размножаться без оплодотворения.
подробнее...

Международная команда ученых изучила снимки поверхности астероида Рюгу, сделанные японским зондом Hayabusa-2, и выяснила, что это небесное тело столкнулось с периодом сильного солнечного нагрева.
подробнее...

Ученые исследуют устройство шестиугольника Сатурна — удивительной волновой структуры, которая окружает полярную область планеты и имеет четкую геометрическую форму, —  пишет eurekalert.org.
подробнее...

В последние годы ученые обнаруживают все больше гигантских вирусов, которые по своим размерам превышают более 300 нанометров, обладают геномом длиннее 200 тысяч пар оснований, вирионами свыше 0,2
подробнее...

Международная группа исследователей, изучавшая генетическое разнообразие жителей Перу, заявила о том, что им удалось обнаружить самый сильный генетический фактор, оказывающий влияние на рост.
подробнее...

Серия экспериментов на черепах азиатских крокодилов гавиалов показала, что все существующие представления о типично «женских» и «мужских» чертах анатомии динозавров могут быть ошибочными.
подробнее...

Российские ученые нашли новые свидетельства того, что космические нейтрино высоких энергий появляются вблизи сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Об этом пишет пресс-служба МФТИ со ссылкой на
подробнее...

Российские палеонтологи описали первого найденного в европейской части России гигантского динозавра из группы завропод. Окаменевшие позвонки этого родственника диплодоков ученые нашли в подмосковном
подробнее...

Исследования показывают, что длина ног дала гигантским хищным динозаврам преимущество в эффективности ходьбы на длинные дистанции, а не в скорости бега, как считалось ранее, — пишет eurekalert.org со
подробнее...