Эйнштейн был прав. Физики создали рекордное квантовое состояние материи: почему это важно

Физики из Колумбийского университета, США, смогли создать из молекул редкое квантовое состояние материи, которое называется конденсат Бозе — Эйнштейна (КБЭ). Полученный КБЭ состоит из молекул натрия-цезия, которые были стабильными удивительно долгие как для такого состояния 2 секунды, при охлаждении до температуры минус 273,11 градуса Цельсия. Это немного выше, чем абсолютный ноль температуры, составляющий минус 273,15 градуса Цельсия. Ученые считают, что это рекордное достижение открывает путь к изучению особых типов квантовых материалов с помощью новых способов. Это может привести к созданию в контролируемой среде таких уникальных образований, как диполярные капли, кристаллические фазы, которые самоорганизуются, и спиновые жидкости, пишет Interesting Engineering.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Конденсат Бозе — Эйнштейна

Впервые о существовании такого состояния материи как конденсат Бозе — Эйнштейна заявили 100 лет назад физики Альберт Эйнштейн и Шатьендранат Бозе. Они предсказали, что что при чрезвычайно низкой температуре, близкой к абсолютному нулю, частицы объединятся в единое целое, следуя правилам квантовой механики.

Впервые КБЭ был создан в 1995 году. Первые созданные КБЭ были основаны на атомах и привели к крупным достижениям как в фундаментальном понимании квантовых явлений, так и в развитии технологий. С тех пор физики искали способы создания более сложных КБЭ, особенно с использованием молекул, которые демонстрируют сложные взаимодействия. Первый шаг в этом направлении был сделан при охлаждении молекул калия-рубидия в 2008 году.

Рекордное квантовое состояние материи

Теперь же американские физики смогли охладить газ из молекул натрия-цезия до температуры минус 273,11 градуса Цельсия с помощью лазеров и магнитов. Это достижение открывает возможность более детально изучить квантовые свойства и применения этих молекул.

Чтобы достичь такой низкой температуры ученые использовали микроволны. Защищая молекулы от столкновений, микроволны способствуют понижению температуры. Добавление второго микроволнового поля повысило эффективность охлаждения, что позволило создать молекулярный КБЭ. Сейчас ученые занимаются исследованием того, как можно контролировать взаимодействие молекул в таком состоянии. С помощью управления диполярными взаимодействиями физики хотят создать новые квантовые состояния материи.

Прорыв в квантовой физике

По словам ученых, их молекулярный КБЭ, который находился в стабильном состоянии целых 2 секунды, что является большим прорывом, открывает новые возможности для исследования открытых вопросов квантовой физики.

Ученые считают, что с помощью таких КБЭ можно создавать искусственные кристаллы, используя оптические решетки, созданные лазером, что облегчит квантовое моделирование природных кристаллов, а это является очень важным аспектом физики конденсированного состояния.

Напоминаем, что одним из главных компонентов известной нам жизни, является углерод. Считалось, что этот элемент возник во Вселенной примерно через 1 млрд лет после ее рождения. Но новое открытие показывает, что углерод уже существовал через 350 млрд лет после Большого взрыва. Таким образом повышается вероятность того, что жизнь могла возникнуть во Вселенной на самых ранних ее этапах ее истории, как уже писал Фокус.

Также Фокус писал о том, что физикам удалось создать новый квантовый двигатель, который работает на основании квантовой запутанности. Последнюю очень не любил Альберт Эйнштейн.