Ейнштейн мав рацію. Фізики створили рекордний квантовий стан матерії: чому це важливо

Фізики з Колумбійського університету, США, змогли створити з молекул рідкісний квантовий стан матерії, що називається конденсат Бозе — Ейнштейна (КБЕ). Отриманий КБЕ складається з молекул натрію-цезію, які були стабільними напрочуд довгі, як для такого стану, 2 секунди, під час охолодження до температури мінус 273,11 градуса Цельсія. Це трохи вище, ніж абсолютний нуль температури, що становить мінус 273,15 градуса Цельсія. Вчені вважають, що це рекордне досягнення відкриває шлях до вивчення особливих типів квантових матеріалів за допомогою нових способів. Це може призвести до створення в контрольованому середовищі таких унікальних утворень, як диполярні краплі, кристалічні фази, що самоорганізуються, і спінові рідини, пише Interesting Engineering.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Конденсат Бозе — Ейнштейна

Уперше про існування такого стану матерії як конденсат Бозе — Ейнштейна заявили 100 років тому фізики Альберт Ейнштейн і Шатьєндранат Бозе. Вони передбачили, що за надзвичайно низької температури, близької до абсолютного нуля, частинки об'єднаються в єдине ціле, дотримуючись правил квантової механіки.

Уперше КБЕ було створено 1995 року. Перші створені КБЕ були засновані на атомах і привели до великих досягнень як у фундаментальному розумінні квантових явищ, так і в розвитку технологій. Відтоді фізики шукали способи створення складніших КБЕ, особливо з використанням молекул, які демонструють складні взаємодії. Перший крок у цьому напрямку було зроблено під час охолодження молекул калію-рубідію у 2008 році.

Рекордний квантовий стан матерії

Тепер же американські фізики змогли охолодити газ із молекул натрію-цезію до температури мінус 273,11 градуса Цельсія за допомогою лазерів і магнітів. Це досягнення відкриває можливість більш детально вивчити квантові властивості та застосування цих молекул.

Щоб досягти такої низької температури вчені використовували мікрохвилі. Захищаючи молекули від зіткнень, мікрохвилі сприяють зниженню температури. Додавання другого мікрохвильового поля підвищило ефективність охолодження, що дало змогу створити молекулярний КБЕ. Зараз вчені займаються дослідженням того, як можна контролювати взаємодію молекул у такому стані. За допомогою управління диполярними взаємодіями фізики хочуть створити нові квантові стани матерії.

Прорив у квантовій фізиці

За словами вчених, їхній молекулярний КБЕ, який перебував у стабільному стані цілих 2 секунди, що є великим проривом, відкриває нові можливості для дослідження відкритих питань квантової фізики.

Вчені вважають, що за допомогою таких КБЕ можна створювати штучні кристали, використовуючи оптичні решітки, створені лазером, що полегшить квантове моделювання природних кристалів, а це є дуже важливим аспектом фізики конденсованого стану.

Нагадуємо, що одним із головних компонентів відомого нам життя, є вуглець. Вважалося, що цей елемент виник у Всесвіті приблизно через 1 млрд років після його народження. Але нове відкриття показує, що вуглець уже існував через 350 млрд років після Великого вибуху. Таким чином підвищується ймовірність того, що життя могло виникнути у Всесвіті на самих ранніх етапах його історії, як уже писав Фокус.

Також Фокус писав про те, що фізикам вдалося створити новий квантовий двигун, який працює на підставі квантової заплутаності. Останню дуже не любив Альберт Ейнштейн.