Изследователи от Колумбийския университет успяха да създадат от молекули рядко квантово състояние на материята, наречено кондензат на Бозе-Айнщайн.

Групата под ръководството на физика Себастиан Уил използва опита си в повишаването на температурата на атомите и молекулите до много малки отклонения от абсолютната нула.

Техният кондензат на Бозе-Айнщайн е съставен от молекули натрий-цезий, които са стабилни за удивително дълъг период от две секунди, когато са охладени само до пет нанокелвина, или приблизително -274 градуса по Целзий.

Според изследователите изследването проправя пътя за изучаване на специални видове квантови материали по нов начин, което може да доведе до разработването на уникални образувания като диполни капки, кристални фази, които се организират сами, и спинови течности в контролирана среда.

Идеята за кондензата на Бозе-Айнщайн датира отпреди един век, когато физиците Бозе и Айнщайн предсказват, че свръхохладените частици ще се слеят в едно цяло, следвайки правилата на квантовата механика.

Техните кондензати са създадени на практика за първи път през 1995 г., а през 2001 г. експериментът получава Нобелова награда. Тези кондензати, базирани предимно на атоми, доведоха до значителен напредък както във фундаменталното разбиране на квантовите явления, така и в развитието на технологиите.

Оттогава насам учените търсят начини за създаване на по-сложни кондензати, особено с помощта на молекули, които проявяват сложни взаимодействия. През 2008 г. Дебора Джин и Джун Йе, физици от университета в Боулдър, Колорадо, охладиха молекули калий-рубидий и молекулярните изследвания напреднаха с още една стъпка.

През 2023 г. лабораторията на Уил успя да охлади газ от натриево-цезиеви молекули до свръхстудени температури с помощта на лазери и магнитни манипулации. Това постижение открива възможност за много по-детайлно изучаване на квантовите свойства и приложенията на тези молекули.

За да постигнат по-ниски температури при молекулярно охлаждане, изследователите използват микровълни. Като екранират молекулите от сблъсъци, микровълните отстраняват най-горещите от тях, охлаждайки пробата подобно на духане на горещо кафе. Добавянето на второ микровълново поле повишава ефективността на охлаждането, позволявайки създаването на молекулярни кондензати, което е крайъгълен камък за лабораторията в Колумбийския университет.

Освен че намалява сблъсъците, второто микровълново поле може да контролира ориентацията на молекулите. В момента лабораторията проучва как да контролира взаимодействието им в резултат на това.

Снимка: Unsplash

Виж още: Как изглежда един „полуфлагман“?