Група дослідників з Массачусетса отримала надтекучий речовина з допомогою надзвичайно потужного магнітного пол
Фізики з Массачусетського технологічного інституту (MIT) вперше отримали надплинний газ, так званий конденсат Бозе-Ейнштейна, в надзвичайно потужному магнітному полі. В ході експерименту використовувалося синтетичне магнітне полее, сгенерированное за допомогою лазерних променів - в 100 разів сильніше, ніж найпотужніші магніти в світі. У цьому магнітному полі дослідники змогли підтримувати надтекучість газу протягом однієї десятої секунди - досить довго для того, щоб його можна було дослідити.
Надтекучість - фаза речовини, яка властива тільки деяким рідин або газів, коли вони охолоджуються до наднизьких температур. При наближенні температури до абсолютного нуля, атоми перестають рухатися за індивідуальними траєкторіями, і починають рухатися разом, як одна хвиля.
Представлется, що надплинні речовини можуть текти нескінченно довго без втрати енергії, також як електрони в надпровіднику. Спостереження за поведінкою надплинних речовин може допомогти вченим поліпшити якість надпровідних магнітів і датчиків, і розробити енергоефективні методи передачі електрики.
Але надплинні речовини нестійкі, і можуть моментально перейти в іншу фазу, якщо не підтримувати наднизьку температуру або не локалізована атоми. Команда MIT поєднувала різні технології створення наднизьких температур, щоб отримати й утримати надплинний газ на достатній час для його спостереження в надпотужних синтетичних магнітних полях.
«Кидатися в крайнощі - шлях до відкриттів, - розповідає глава дослідницької групи Вольфганг Кеттерле (Wolfgang Ketterle). - Ми використовуємо сверххолодние атоми, щоб планувати і розуміти поведінку матеріалів, які ще не створені. У цьому сенсі, ми випереджаємо природу ».
Коли заряджені частинки піддаються впливу магнітних полів, їх траєкторії прагнуть до кругових орбітах. Однак для утримання електронів в мікроскопічному масштабі кристалічного матеріалу, потрібно магнітне поле в 100 разів сильніше, ніж те, яке можна досягти за допомогою найсильніших магнітів.
Дослідники задалися питанням, чи може це бути застосоване до сверххолодним атомам в оптичній решітці. Оскільки сверххолодние атоми не заряджені, як електрони, і є нейтральними частинками, на їх траєкторії не впливає магнітне поле.
На плоскій решітці атоми можуть легко переміщатися з місця на місце. Однак на похилій решітці атомам доводиться протидіяти силі гравітації. В цьому випадку атоми можуть пересуватися тільки за допомогою лазерних променів.
Використовуючи лазерні промені, група змогла отримати орбіту атомів радіусом до двох осередків решітки, ідентичну того, як частинки могли б рухатися в дуже сильному магнітному полі.
Дослідникам вдалося підтримувати надплинний газ протягом однієї десятої секунди. За цей час група зробила знімки розподілу атомів, щоб зафіксувати топологію, або форму сверхтекучего речовини. Ці зображення також показують структуру магнітного поля - то, що було відомо, але ніколи ще не спостерігалося безпосередньо до сьогоднішнього дня.
Це дослідження фінансувалося Національним науковим фондом, Управлінням наукових досліджень ВВС і Науково-дослідним управлінням Армії США.