Конденсат Бозе-Эйнштейна впервые получили из атомов кальция

Волна из конденсата атомов кальция 40Ca проявляется в данных с детекторов (фото PTB).

Немецкие учёные из Физико-технического университета (Physikalisch-Technische Bundesanstalt – PTB) впервые сумели получить конденсат Бозе-Эйнштейна (Bose–Einstein condensate) из атомов щелочноземельного металла. Оказалось, что у нового для данного элемента состояния – необычные свойства, которые могут найти практическое применение.

В статье, вышедшей в Physical Review Letters, авторы нынешнего открытия пишут, что изначально они взяли около 2 х 106 атомов кальция. Их поймали в магнитно-оптическую ловушку, охладили до 20 микрокельвинов, а затем поместили в оптические щипцы. (Препринт статьи находится на сайте arXiv.org.)

Ослабление сдерживающих сил привело к испарению горячих атомов. В это же время оставшиеся атомы охлаждались ещё больше. По достижении критической температуры (200 нанокельвинов) порядка 2 x 104 из 105 атомов образовали чистый конденсат.

Ранее конденсат Бозе-Эйнштейна в основном получали из атомов щелочных металлов (первым в 1995 году стал рубидий). Это состояние вещества интересно тем, что позволяет наблюдать квантово-механические эффекты на макроуровне. Говоря упрощённо, при температурах, близких к абсолютному нулю, атомы больше нельзя считать сферами, они начинают вести себя как волны.

Как и обыкновенные волны, они накладываться друг на друга, и так одновременно взаимодействует до миллиона атомов. Образуя общую гигантскую по атомным масштабам волну, они начинают вести себя как макрообъект. К слову, он может достигать в поперечнике один миллиметр.

Физики из PTB также активно работают с другим щелочноземельным металлом стронцием, пытаясь создать на основе его конденсата более точные портативные атомные часы. На фотографии показана вакуумная камера, в которой охлаждённый газ из атомов Sr испускает голубой свет (фото PTB).

Конденсат из атомов подвержен влиянию извне, так что на его основе можно создавать высокочувствительные интерферометры. Но «обычные» конденсаты плохи тем, что обладают широким так называемым оптическим переходом – реакцией на воздействие лучей света с определёнными параметрами. В то же время теоретические расчёты говорили, что щелочноземельные металлы (например кальций или стронций) дают конденсат, который имеет куда более узкий оптический переход, способный повысить чувствительность аппаратуры. Теперь впервые это показано на практике.

В пресс-релизе университета немецкие физики предлагают использовать конденсат из атомов кальция в спутниковых приборах. К примеру, геофизики с его помощью смогут отслеживать тонкие колебания в гравитационном поле Земли. (Читайте также о фермионном конденсате и способе создания атомов без температуры.)



Физики впервые поймали магнетизм в газе

21 сентября 2009

Впервые пойманы перепрыгивающие атомы в твёрдом теле

18 сентября 2009

Противоположные заряды могут отталкиваться

18 сентября 2009

Физики расшифровали структуру цемента

15 сентября 2009

Звёзды-детекторы помогут учёным ухватить неуловимые волны

15 сентября 2009