Laserowe chłodzenie utrzymuje nadpłynność

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Z Nature Physics dowiadujemy się o kolejnym znaczącym osiągnięciu naukowców z MIT-u. Otóż, jako pierwszym w historii, udało im się uzyskać kondensat Bosego-Einsteina w bardzo silnym polu magnetycznym. Pole wygenerowane za pomocą laserów, jest 100-krotnie silniejsze niż pole wytwarzane za pomocą najsilniejszych dostępnych magnesów. Dzięki temu kondensat utrzymuje stan nadpłynności przez 1/10 sekundy, a to wystarczająco długo, by go badać.

Nadpłynność to stan materii osiągany przez niektóre ciecze i gazy. W temperaturze bliskiej zeru absolutnemu ich atomy zaczynają poruszać się wspólnie, jak jedna zorganizowana fala.

Eksperci teoretyzują, że nadciekłe gazy i ciesze mogą poruszać się bez końca, gdyż nie tracą energii. Zatem badanie ich właściwości pomoże udoskonalić nadprzewodzące magnesy czy opracować lepsze systemy energetyczne. Problem jednak w tym, że nadpłynność natychmiast znika gdy atomów nie można utrzymać w jednym miejscu lub gdy podnosi się temperatura. Dlatego też tak ważne jest opracowanie systemu, który pozwala na zachowanie stanu nadpłynnego przez dłuższy czas.
Eksperci z MIT-u połączyli technologie chłodzenia laserami z chłodzeniem przez parowanie. W ten sposób schłodzili atomy rubidu, bozony, do temperatury liczonej w ułamkach kelwina. Tak schłodzone bozony tworzą kondensat Bosego-Einsteina. Na czele grupy badawczej stał profesor Wolfgang Ketterle, który za uzyskanie kondensatu Bosego-Einsteina i inne osiągnięcia naukowe został w 2001 roku uhonorowany Nagrodą Nobla z fizyki.

Dostrojenie wszystkich elementów systemu zajęło naukowcom 1,5 roku. W końcu udało się ustabilizować nadpłynny gaz na 1/10 sekundy. To wystarczy, by zobrazować stan materii, zobaczyć jej strukturę i zweryfikować obecne teorie. Naszym głównym osiągnięciem jest możliwość zweryfikowania i zidentyfikowania stanu nadpłynności. Jeśli uda nam się lepiej kontrolować pola magnetyczne, możemy przez kolejne lata prowadzić badania naukowe w tym zakresie. Otwiera się w ten sposób kolejne okienko, przez które możemy podglądać świat kwantowy, w którym materiały mają nieznane, warte zbadania, właściwości - mówi Ketterle. W najbliższym czasie naukowiec chce badać uzyskany nową techniką kondensat wprowadzając doń silne oddziaływania pomiędzy atomami poprzez manipulacje ich spinem. Takie eksperymenty stanowiłyby pomost łączący badania nad kondensatem Bosego-Einseina z badaniami nad kwantowym efektem Halla czy izolatorami topologicznymi. Spoglądamy na fizykę z nowej perspektywy. Dotykamy tego co nieznane, równocześnie zaś pokazujemy to co znane w nowym, jaśniejszym świetle - cieszy się Ketterle.

« powrót do artykułu