Ученые пинцетом достали атом — правда пинцет у ученых был не совсем обычный. Физики из Новой Зеландии впервые пронаблюдали рекомбинацию трех отдельных атомов, удерживаемых лазерными пинцетами. Это первое прямое наблюдение подобного процесса, причем выяснилось, что взаимодействие в наборах из малого числа атомов проходит существенно медленнее, чем при большом количестве атомов. В перспективе это может открыть возможность вручную собирать единичные молекулы, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
Физики интенсивно изучают конденсат Бозе-Эйнштейна — агрегатное состояние вещества при сверхнизких температурах, когда тепловое движение атомов почти остановлено и квантовомеханическая природа атомов проявляется в макромасштабе (подробно об этом явлении можно прочитать в нашем большом материале «Квантовые газы при низких температурах»). Среди прочего в таком конденсате наблюдается рекомбинация трех тел, при которой два атома образуют молекулу, а освободившейся энергией связи делятся с третьим. Этот эффект трудно изучить из-за того, что выделяемая энергия выбрасывает все три атома из ловушки и может разрушить конденсат. Кроме того, из-за большого количества вещества рекомбинацию до сих пор не наблюдали прямо, а вычисляли статистически по косвенным признакам.
Чтобы прямо и детально изучить это явление, Люк Рейнольдс (Luke Reynolds) и его коллеги из Университета Отаго решили провести рекомбинацию трех тел в полном вакууме. Для этого они при помощи оптических пинцетов захватили три атома рубидия, охладили их до температуры миллионной доли кельвина и соединили.
Пошаговая схема эксперимента, сверху вниз
Luke Reynolds et al.
После более чем 600 повторенных экспериментов исследователи заключили, что отдельно взятые атомы выбрасываются из ловушки гораздо позже, чем когда они находятся в большом массиве вещества, и могут сохраняться в ней до одной секунды. На настоящий момент не существует теории, которая бы объясняла это явление и детально описывала рекомбинацию трех тел. Авторы надеются, что если получится найти фундаментальное обоснование наблюдаемой задержке, это поможет нам лучше понять подобные по масштабу процессы и управлять ими.
