تعتبر مكثفات بوز-آينشتاين منصة مثالية لاستكشاف الظواهر الديناميكية الناشئة في حدود الأجسام المتعددة. تتصرف سحابة من الذرات الفردية في هذه الحالة بشكل جماعي كسائل واحد. يمكن لهذا السائل الكمي أن يتدفق دون مقاومة، فهو سائل فائق.
يمكن أن يتواجد سائلان فائقان في نفس الوقت في السحب الذرية شديدة البرودة. حتى الآن، لا يمكن ملاحظة تعايشهم تجريبيا. الآن، ومع ذلك، فإن الفيزيائيين من جامعة هايدلبرغ لقد أثبتوا مثل هذا السائل الكمي المغناطيسي - وهو سائل بطريقتين - بطريقة غاز ذري.
يوضح ماركوس أوبرثالر، الباحث في معهد كيرتشوف للفيزياء، "في العقود الأخيرة، تم إنشاء مكثفات بوز-آينشتاين الذرية من أنواع مختلفة جدًا من الذرات مثل الصوديوم والروبيديوم، ولكن في الآونة الأخيرة أيضًا تم إنشاؤها من ذرات أكثر "غريبة" مثل الإربيوم والديسبروسيوم."
"معظم هذه الذرات تظهر أيضًا درجات داخلية من الحرية - فهي لها دوران وتتصرف مثل المغناطيس الصغير. وهذا يمكن، من حيث المبدأ، أن يؤدي أيضًا إلى ظهور ظاهرة تكاثف بوز-أينشتاينولكن لم يتم ملاحظة ذلك تجريبياً بعد. أصبح هذا العرض ممكنًا الآن باستخدام سحابة شديدة البرودة من ذرات الروبيديوم.
عادةً ما تُستخدم الطريقة التي تسمى التبريد التبخيري لتحضير مكثفات بوز-آينشتاين. وهذا العمل يشبه تبريد القهوة في فنجان عن طريق النفخ عليها.
يتم تفجير الذرات الأسرع الموجودة على سطح القهوة، وتنتظر الذرات المتبقية حتى تستقر عند درجة حرارة أكثر برودة. وهذا أمر صعب للغاية بالنسبة للدوران، لذلك اختار فيزيائيو هايدلبرغ طريقة أخرى.
وقال الدكتور ماكسيميليان بروفر، "لقد قمنا بتهيئة النظام بعيدًا عن التوازن وانتظرنا حتى وصلت ذرات الروبيديوم إلى حالة جديدة من التوازن. وما بدا في البداية أقل بديهية تبين أنه فعال للغاية.
استخدم العلماء تقنيات خاصة للكشف والاضطراب تم إنشاؤها خصيصًا لإنشاء هذه الحالة وتتبعها. لقد لاحظوا أن السبين تحول أيضًا إلى سائل فائق مع درجة الحرية الحركية. وبالتالي، هناك طريقتان يمكن أن تصبح السوائل الكمومية المغناطيسية سائلة للغاية.
ماركوس أوبرثالر، رئيس مجموعة أبحاث "أنظمة الكم الاصطناعية"، والتي تعد أيضًا جزءًا من مجموعة الهياكل المتميزة بجامعة هايدلبرغ، محمد, "إن أساليبنا البحثية الجديدة لا تسمح لنا فقط بتوصيف المكثفات، بل ستسمح لنا أيضًا بفهم المسار من عدم التوازن إلى تلك الحالة بشكل أفضل."
المرجع مجلة:
- بروفر، M.، سبيتز، D.، لانيج، S. وآخرون. التكثيف والتسخين لمغناطيس حديدي سهل المستوى في غاز بوز الدوار. نات. فيز. (2022). معرف الهوية الرقمي: 10.1038/s41567-022-01779-6
