Znajdź zawartość

Fizycy z Uniwersytetu w Innsbrucku jako pierwsi na świecie sprowokowali i zaobserwowali ciekawy fenomen kwantowy, który pozwala zmusić nieuporządkowane atomy do ustawienia się w zgodnym rządku. Hanns-Christoph Nagerl wraz z zespołem przy pomocy lasera stworzył jednowymiarową siatkę, do której atomy grzecznie „wskakują" przechodząc z nadpłynnego stanu kondensatu Bodego-Einsteina do stanu rozdzielonego. Kondensat Bosego-Einsteina ten to gaz schłodzony do tak niskiej temperatury, że jego atomy zachowują się jak jedna cząsteczka (mówiąc fachowo, jest to efekt kwantowy w którym bozony uzyskują taki sam pęd, czyli obsadzają stan podstawowy). Uzyskanie takiego stanu wymaga schłodzenia gazu do zaledwie miliardowych części stopnia powyżej zera absolutnego. Właśnie taki kwantowy gaz, złożony z atomów cezu, posłużył naukowcom z Instytutu Fizyki Eksperymentalnej do wykonania doświadczenia. Jednowymiarowa, optyczna siatka uzyskana promieniem lasera przełamała silne oddziaływania między atomami, które ustawiły się jeden za drugim, tworząc rodzaj kwantowego drutu. Zewnętrzne pole magnetyczne pozwala precyzyjnie zmieniać sposób interakcji pomiędzy atomami. Czyni to z fenomenu „kwantowego przejścia fazowego w jednowymiarowej siatce optycznej" doskonałe narzędzie do badania stanów kwantowych. Takimi strukturami bardzo interesują się naukowcy. Jak wyjaśnia Hanns-Christoph Nagerl, trudno jest badać zachowanie kwantowych drutów w skondensowanej materii, a schłodzone do ultraniskich temperatur kwantowe gazy to niemal gotowy, elastyczny system laboratoryjny - interakcje pomiędzy atomami w układach o małej liczbie wymiarów są znacznie wyraźniejsze niż w trójwymiarowej przestrzeni. Naukowcy już szykują się na zaawansowane badania podstawowych praw i zachowań materii w stanach kwantowych i podczas kwantowych przejść fazowych. Fakt, że słabe oddziaływanie optycznej siatki pokonuje silne interakcję między atomami może zaskakiwać, ale teoretycznie efekt ten przewidziano już dwa lata temu, właśnie na Uniwersytecie w Innsbrucku. Dokonali tego między innymi fizycy Wilhelm Zwerger i Hans Peter Büchler.