MIT kühlte Moleküle auf 500 Nanokelvin
Physiker des Massachusetts Institute of Technology führten ein Experiment durch, um eine Verbindung aus Natrium und Kalium ( 23 Na 40 K) auf eine ultraniedrige Temperatur von 500 Nanokelvin (0,0000005 ° K) abzukühlen . Im Rahmen des Experiments konnte überprüft werden, wie sich die Moleküle bei einer Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt verhalten.Wissenschaftler wussten , dass bei ultratiefen Temperaturen, eine Substanz radikal seine Eigenschaften ändern, sich in ein Fermionen-Kondensat . Anstelle der chaotischen Bewegung von Molekülen mit ständigen Kollisionen verhält sich die Substanz wie ein einzelner Körper, und es treten Quanteneffekte auf. Ähnliche exotische Materiezustände gibt es in der umgebenden Welt nicht.Um diese Temperatur zu erreichen, kühlten die Physiker zunächst die Wolke aus Natrium- und Kaliumatomen mit Lasern und Verdunstungskühlung. Dann wurde ein Magnetfeld angelegt, so dass sich die Natrium- und Kaliumatome zu Molekülen vereinigten - eine Technik, die als Feshbach-Resonanz bekannt istwenn Atome bei einer einzigen Frequenz in Resonanz "schwingen" und sich am Ende zu Molekülen verbinden. Die gebildeten Atombindungen sind immer noch relativ schwach, und um sie zu stärken, verwendeten die Physiker eine relativ neue Methode, die erstmals 2008 von Kollegen beschrieben wurde, wenn Moleküle mit zwei Lasern bestrahlt wurden, deren Frequenz genau der Energiedifferenz zwischen dem Anfangszustand des Moleküls und seinem maximal möglichen niederenergetischen Schwingungszustand entspricht. Durch die Wechselwirkung mit diesen beiden Lasern verlieren Moleküle alle mögliche Schwingungsenergie und kühlen noch mehr ab.Das Experiment zeigte, dass die abgekühlten Moleküle relativ stabil sind: Das Gas behielt seinen Zustand etwa 2,5 Sekunden lang bei. Moleküle vermeiden Kollisionen miteinander und zeigen starke Dipolmomente, dh starke Ungleichgewichte in der Größe der elektrischen Ladung zwischen den Molekülen, die in großen Entfernungen aufeinander einwirken.In diesem Zustand zeigten die Moleküle eine extrem geringe Mobilität. Wenn sie im Normalzustand voller Energie sind und sich aktiv im Raum bewegen, betrug die durchschnittliche Molekülgeschwindigkeit bei 500 Nanokelvin mehrere Zentimeter pro Sekunde."Wir sind sehr nahe an der Temperatur, bei der die Quantenmechanik eine wichtige Rolle bei der Bewegung von Molekülen spielt", sagte Martin Zwierlein, Professor für Physik am Massachusetts Institute of Technology und leitender Forscher am MIT Electronics Research Laboratory. - Diese Moleküle werden also nicht wie Billardkugeln herumgetragen, sondern bewegen sich wie Wellen eines quantenmechanischen Körpers. Und mit ultrakalten Molekülen kann man verschiedene Materiezustände erhalten, wie superfluide Kristalle, in denen es keine Reibung gibt, was äußerst seltsam ist. Bisher hat dies noch niemand beobachtet, aber der Effekt wird theoretisch vorhergesagt. Vielleicht sind wir nicht weit davon entfernt, solche Effekte zu sehen, also sind alle sehr aufgeregt. “Um die exotischen Zustände der Materie zu sehen, müssen Wissenschaftler die Moleküle etwa zehnmal mehr abkühlen, dh bis zu 50 Nanokelvin.Die Ergebnisse eines Experiments durch das Zentrum für ultrakalten Atomen am Massachusetts Institute of Technology und der Harvard University (MIT-Harvard - Center von ultrakalten Atomen) wurden veröffentlicht in der Zeitschrift Physical Review Letters. Source: https://habr.com/ru/post/de380443/
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