Ученые Колумбийского университета и Университета Радбауд в Нидерландах создали новое квантовое состояние материи — молекулярный конденсат Бозе-Эйнштейна. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Исследователи охладили молекулы натрия-цезия до ультранизкой температуры пять нанокельвинов и стабилизировали их на две секунды. Эти полярные молекулы имеют положительный и отрицательный заряд подобно молекулам воды, что способствует долгосрочным взаимодействиям, интересным для физики.
Метод включал использование микроволнового экранирования, предотвращающего столкновения молекул и сохраняющего их в ультрахолодном состоянии. Это позволило удалить из экспериментального образца преимущественно самые «горячие» молекулы. Дополнительное микроволновое поле усилило охлаждение и позволило достичь состояния конденсата Бозе-Эйнштейна.
Полученное состояние молекул может использоваться для экспериментальных моделей, воспроизводящих квантовые свойства природных кристаллов. Для этого ученые планируют создать искусственные кристаллы, состоящие из молекулярного бозе-конденсата, заключенные в оптическую решетку из лазеров.
Бозе-конденсат — это состояние материи, которое возникает, когда частицы или атомы, относящиеся к бозонам, охлаждают почти до абсолютного нуля, в данном случае до нескольких десятков нанокельвинов. Бозоны в отличие от фермионов (к последним относятся электроны) способны находиться в одном и том же основном квантовом состоянии (грубо говоря, их принципиально нельзя отличить одну от другой) и ведут себя подобно одной «размытой» частице, что создает макроскопические квантовые эффекты.