Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego dokonali przełomowego osiągnięcia, tworząc kondensat Bosego-Einsteina atomów rubidu-87 w temperaturze zaledwie 70 nanokelwinów – informuje fundacja State of Poland. Co to właściwie znaczy i dlaczego to wydarzenie jest przełomowe?
W normalnych warunkach, gdy temperatura jest wyższa, cząstki poruszają się i zajmują różne stany energetyczne. Jednak w kondensacie Bosego-Einsteina, gdzie temperatura jest bardzo bliska zeru absolutnemu, bozony zachowują się jak jedna ogromna supercząstka, co prowadzi do nowych i fascynujących efektów kwantowych. Żeby uzyskać taki efekt, potrzebne jest osiągnięcie ultraniskich temperatur.
Kondensat powstał w Zakładzie Fotoniki Instytutu Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego w Węzłowym Laboratorium Zimnych Atomów związanym z Krajowym Laboratorium Fizyki Atomowej, Molekularnej i Optycznej w Toruniu. Pracował nad nim zespół w składzie: Tomasz Krehlik, Adam Wojciechowski i Wojciech Gawlik.
W jaki sposób osiągnięto tak niską temperaturę?
Do wytworzenia kondensatu zastosowano technikę chłodzenia laserowego w optycznej pułapce dipolowej wyposażonej w ekran magnetyczny. Jest to nowsza i bardziej wszechstronna technika niż ta wykorzystana do stworzenia pierwszego takiego kondensatu w 2007 roku.
Optyczna pułapka dipolowa wykorzystuje intensywne światło, aby wywołać w cząsteczkach zjawisko zwane dipolem elektrycznym. Oznacza to, że cząsteczki po potraktowaniu strumieniem takiego światła zachowują się jak małe magnesy. Dzięki wprowadzeniu atomów rubidu-87 w taki stan, możliwe było zaobserwowanie niezwykłej właściwości materii, jaką jest jej falowa natura, na całych zespołach atomów, a nie jak dotychczas – na pojedynczych atomach.
Badania nad kondensatem Bosego-Einsteina są niezwykle ważne, pozwalają bowiem lepiej zrozumieć naukowcom oddziaływania między cząsteczkami oraz testować teorię kwantową. Co więcej, takie badania mogą prowadzić do rozwoju i powstania nowych technologii, w tym do rozwoju prac nad komputerami kwantowymi.
