Новый способ инициации химических реакций в облаке ультрахолодных атомов обнаружили специалисты американского института JILA. Приложение даже слабого электрического поля значительно увеличило скорость образования новых молекул.
Ранее эти же учёные открыли, что при температурах, близких к абсолютному нулю, молекулы ведут себя как волны, а не как частицы, а химические реакции происходят при наложении этих волн.
В нынешнем эксперименте реагировали пары ультрахолодных молекул, состоящих из атомов рубидия и калия каждая. Они полярные (рубидиевая половина имеет положительный заряд, а калиевая — отрицательный), и потому реагируют на электрическое поле.
Учёные решили выяснить, как оно влияет на реакции между молекулами. В своей статье в Nature авторы пишут, что даже слабые поля ускорили реакции до 30 раз. Ультрахолодный газ при этом находился в трёхмерной ловушке в форме блина, образованной двумя горизонтальными инфракрасными лазерными лучами. Электрическое поле проходило вертикально через центр ловушки.
Физики выяснили, что скорость реакции зависит от положения и ориентации, угла подхода молекул друг к другу. С увеличением количества реакций газ нагревается: частицы сбегают из центра ловушки, где газ плотнее и холоднее. Чтобы понизить реакционную способность и разогрев молекул (а значит, удлинить время для экспериментов), необходимо усложнить ловушку, например сделать её в виде колонны из «блинов».
Управление реакциями позволит учёным создать молекулы, подходящие для практического применения. Например, платформу для квантового исчисления, где ультрахолодные атомы будут хранить и обмениваться данными, или сверхтекучие жидкости (superfluid).
Кстати, нейтральный ультрахолодный газ обманывают не впервые: для него уже создавали заменитель магнитного поля и аналог чёрной дыры. Читайте также о том, как была создана молекула Ридберга.