Maria
A laboratóriumban először jött létre az atomok közötti kötődés speciális állapota: lézersugár segítségével az atomokat úgy lehet polarizálni, hogy az egyik oldalon pozitív, a másik oldalon negatív töltésűek legyenek. Emiatt vonzódnak egymáshoz, ami egy egészen különleges kötési állapotot hoz létre – sokkal gyengébb, mint egy normál molekula két atomja közötti kötés, de még mérhető. A vonzás magukból a polarizált atomokból fakad, de erre a lézersugár ad lehetőséget – bizonyos értelemben ez a fény és az anyag „molekula”.
Elméletileg ezt a hatást már régen megjósolták, de most a Bécsi Műszaki Egyetem Bécsi Kvantumtudományi és Technológiai Központjának (VCQ) tudósainak az Innsbrucki Egyetemmel együttműködve sikerült megmérniük ezt az egzotikus atomi kötést. első alkalommal. idő. Ez a kölcsönhatás rendkívül hideg atomok manipulálására szolgál, és ez a hatás szerepet játszhat a molekulák térbeli képződésében is. Az eredményeket a Physical Review X tudományos folyóiratban teszik közzé.
Az elektromosan semleges atomban a pozitív töltésű atommagot negatív töltésű elektronok veszik körül, amelyek felhőként veszik körül az atommagot. „Ha most bekapcsolunk egy külső elektromos mezőt, ez a töltéseloszlás egy kicsit eltolódik” – magyarázza Philipp Haslinger professzor, akinek a Bécsi Műszaki Egyetem Atomtudományi Intézetében végzett kutatásait az FWF START program támogatja. "A pozitív töltés egy kicsit eltolódik az egyik irányba, a negatív egy kicsit a másikba, az atomnak hirtelen van pozitív és negatív oldala, polarizálódik."
A fény csak egy elektromágneses tér, amely nagyon gyorsan változik, így a polarizáció hatása lézersugárzással is előállítható. Ha több atom van egymás mellett, a lézerfény mindegyiket ugyanúgy polarizálja - pozitívan a bal oldalon és negatívan a jobb oldalon, vagy fordítva. Mindkét esetben két szomszédos atom különböző töltéseket fordít egymás felé, ami vonzó erő megjelenéséhez vezet.
"Ez egy nagyon gyenge vonzóerő, ezért nagyon óvatosan kell kísérletezni a méréshez" - mondja Mira Maiwoger, a TU Wien munkatársa, a kiadvány első szerzője. „Ha az atomoknak sok energiájuk van, és gyorsan mozognak, a vonzás ereje azonnal eltűnik. Ezért használták az ultrahideg atomok felhőjét."
Az atomokat először egy atomi chipen lévő mágneses csapdában fogják be és hűtik le, ezt a módszert az Atomintézetben fejlesztették ki Jörg Schmidmeier professzor csoportjában. A csapda ezután kikapcsol, és szabadesésbe engedi az atomokat. Az atomfelhő „szuperhideg” a Kelvin egy milliomod része alatt, de elegendő energiája van ahhoz, hogy zuhanás közben kitáguljon. Ha azonban ebben a fázisban lézersugárral polarizálják az atomokat, és így vonzóerő jön létre közöttük, akkor az atomfelhőnek ez a tágulása lelassul - és így mérik a vonzóerőt.
„Nincs újdonság az egyes atomok lézersugarakkal történő polarizációjában” – mondja Matthias Sonnleitner, aki lefektette a kísérlet elméleti alapjait. "Kísérletünkben azonban az a legfontosabb, hogy most először tudtunk több atomot ellenőrzött módon polarizálni, mérhető vonzóerőt hozva létre közöttük."
Ez a vonzó erő egy további eszköz a hideg atomok szabályozására. De az asztrofizikában is fontos lehet: „Az űr hatalmasságában a kis erők jelentős szerepet játszhatnak” – mondja Philip Haslinger. "Itt tudtuk először megmutatni, hogy az elektromágneses sugárzás erőt tud létrehozni az atomok között, ami segíthet új megvilágításba helyezni a még meg nem magyarázott asztrofizikai forgatókönyveket."
