НОВИНИ


ПОЛУЧИХА НАЙ-РАЗРЕДЕНАТА КАПКА ВЪВ ВСЕЛЕНАТА
24.12.2017

Изображение на художник, показващо квантови капки течност, образувани черз смесване на два кондензата от ултрастудени атоми на калии. ICFO / Povarchik Studios Barcelona

Екип от физици в Барселона създаде течни капчици 100 милиона пъти по-разредени от водата, което се случи с помощта на странните квантови закони, съобщава Live Science.
 

В статия, публикувана наскоро в списание Science, учените разкриха, че тези чудновати капки се появяват в странния микроскопичен свят на лазерната решетка - оптична структура, използвана за манипулиране на квантови обекти - в лабораторията на испанския Института за фотонни науки (Institut de Ciències Fotòniques - ICFO).

Те са истински течности - вещества, които поддържат своят обем, независимо от външната температура и образуват малки капчици - а разлика от газовете, които се разпространяват, докато изпълнят контейнерите. Те са много по-малко плътни от която и да е съществуваща течността при нормални условия. Учените поддържат тяхното течно състояние чрез процес, известен като квантова флуктуация.

Изследователите понижават температурата на охладен газ от калиеви атоми до минус 273,15 градуса по Целзий, близо до абсолютната нула. При тази температура, атомите формират Бозе-Айнщайнов кондензат. Това е състояние на материята, при което студените атоми се слепват един с друг и започват физически да се припокриват, действайки като един атом. Тези кондензати са интересни, защото техните взаимодействия се подчиняват повече на квантовите закони, отколкото на класическите, които обясняват по принцип поведението на повечето големи обеми материя.

Когато изследователите събират заедно два от тези кондензати, те образуват капчици, запълващи изцяло определен обем. Но за разлика от повечето течности, които удържат формата на капка, благодарение на електромагнитните взаимодействия между молекулите, тези капчици се оформят чрез процес, известен като "квантови флуктуации (колебания)".

Квантовите флуктуации следват от принципа на неопределеност на Хайзенберг, който гласи, че частиците са вероятностни - те нямат едно ниво на енергия или място в пространството, а по-скоро са размазани в няколко възможни нива на енергия и местоположение. Тези "размазани" частици се държат така, сякаш прескачат през техните възможни места и енергии, прилагайки натиск върху съседите си. Сумирайки този натиск на всички течни частици, ще открием, че те са склонни да се привличат една друга повече, отколкото да се отблъскват. Това привличане ги свързва заедно в капчици.

Тези нови капчици са уникални с това, че квантовите флуктуации са доминиращият ефект, който ги държи в течното им състояние. Други "квантовата течности" като течният хелий показват същия ефект, но и включват много по-мощни сили, които ги свързват по-здраво заедно.

Капчиците калиев кондензат обаче не се контролират от тези други сили и имат много по-слабо взаимодействащи частици и затова се разпространяват в много по-големи пространства - дори когато запазват своята форма на капчица. В сравнение с подобните на тях хелиеви капчици, пишат авторите, капчиците на тази течност са с 100 пъти по-големи по размер и 100 милиона пъти по-разредени. Това е голям успех за експериментаторите. Изследователите пишат, че калиевите капчици може да се окажат много по-добър модел на квантова течност за бъдещите експерименти, отколкото хелиевите.

Взе пак разреждането на квантовата течност имат своите граници. Ако атомите в тях останат прекалено малко, те ще се изпарят в околното пространство.

Илюстрация на Бозе-Айнщайнов кондензат. Wikimedia Commons


 

 

 
източник: nauka.offnews.bg

 


 
626244