MIT moléculas refrigeradas para 500 nanokelvin
Físicos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts conduziram um experimento para resfriar um composto de sódio e potássio ( 23 Na 40 K) a uma temperatura ultralow de 500 nanokelvin (0,0000005 ° K). Como parte do experimento, foi possível verificar como as moléculas se comportam a uma temperatura próxima ao zero absoluto.Os cientistas sabiam que a temperaturas muito baixas, uma substância muda radicalmente suas propriedades, transformando-se em um condensado de férmion . Em vez do movimento caótico de moléculas com colisões constantes, a substância se comporta como um único corpo, e efeitos quânticos começam a aparecer. Estados exóticos semelhantes da matéria não são encontrados no mundo circundante.Para atingir essa temperatura, os físicos primeiro esfriaram a nuvem de átomos de sódio e potássio usando lasers e resfriamento evaporativo. Em seguida, um campo magnético foi aplicado para que os átomos de sódio e potássio se combinassem em moléculas - uma técnica conhecida como ressonância de Feshbachquando os átomos começam a "vibrar" em ressonância em uma única frequência e, no final, combinam-se em moléculas. As ligações formadas dos átomos ainda são relativamente fracas e, para fortalecê-los, os físicos usaram um método relativamente novo, descrito pela primeira vez por colegas em 2008, quando as moléculas são irradiadas com dois lasers, cuja frequência corresponde exatamente à diferença de energia entre o estado inicial da molécula e seu estado vibratório de baixa energia possível. Interagindo com esses dois lasers, as moléculas perdem toda a energia vibracional possível, esfriando ainda mais.O experimento mostrou que as moléculas resfriadas são relativamente estáveis: o gás reteve seu estado por cerca de 2,5 segundos. As moléculas evitam colisões entre si, mostrando fortes momentos dipolares, ou seja, fortes desequilíbrios na magnitude da carga elétrica entre as moléculas, que atuam entre si a grandes distâncias.Nesse estado, as moléculas mostraram mobilidade extremamente baixa. Se no estado normal eles estão cheios de energia e se movem ativamente no espaço, então a 500 nanokelvins a velocidade molecular média era de vários centímetros por segundo."Estamos muito perto da temperatura na qual a mecânica quântica desempenha um papel significativo no movimento das moléculas", disse Martin Zwierlein, professor de física do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e pesquisador-chefe do Laboratório de Pesquisa Eletrônica do MIT. - Portanto, essas moléculas não serão usadas como bolas de bilhar, mas se moverão como ondas de um corpo mecânico quântico. E com moléculas ultra-frias, é possível obter vários estados da matéria, como cristais superfluídos, nos quais não há atrito, o que é extremamente estranho. Ninguém ainda observou isso, mas o efeito é previsto em teoria. Talvez não estejamos longe de ver esses efeitos, então todos estão muito animados. ”Para ver o estado exótico da matéria, dizem os cientistas, você precisa esfriar as moléculas cerca de dez vezes mais, ou seja, até 50 nanokelvin.Os resultados de uma experiência do Center for Ultracold Atoms no Instituto de Tecnologia de Massachusetts e da Universidade de Harvard (MIT-Harvard Center of Ultracold Atoms) foram publicados na revista Physical Review Letters. Source: https://habr.com/ru/post/pt380443/
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