Laserkiire kaudu on võimalik aatomite polariseerimine nii, et need saavad ühelt poolt positiivselt ja teiselt poolt negatiivselt laetud. Selle tulemusena tõmmatakse need üksteise külge, luues ainulaadse sidemeoleku, mis on oluliselt nõrgem kui seos kahe aatomi vahel konkreetses molekulis, kuid siiski kvantifitseeritav. Laserkiir, mida võib pidada valguse ja aine "molekuliks", annab teatud viisil polariseeritud aatomitele võime üksteist ligi tõmmata.
Seda nähtust on teoreetiliselt juba ammu oodatud, kuid teadlased Innsbrucki ülikool ja Viini kvantteaduse ja tehnoloogia keskus (VCQ) kl TU Viin on nüüd saavutanud selle ebatavalise aatomiühenduse esimese mõõtmise. Nad lõid esimest korda laboris aatomite vahel väga erilise sidemeseisundi. Seda interaktsiooni saab kasutada väga külmade aatomitega manipuleerimiseks ja see võib mõjutada ka seda, kuidas molekulid ruumis moodustuvad.
Prof Philipp Haslinger, kelle uurimistööd Viini TLÜ Aatomiinstituudis toetab programm FWF START, ütles: "Elektriliselt neutraalses aatomis on positiivselt laetud aatomituum ümbritsetud negatiivselt laetud elektronidega, mis ümbritsevad aatomituuma sarnaselt pilvega. Kui nüüd väline elektriväli sisse lülitada, nihkub see laengujaotus veidi.
"Positiivne laeng nihkub veidi ühes suunas, negatiivne laeng veidi teises suunas, aatomil on äkki positiivne ja negatiivne pool, polariseeritud."
Laservalgusega polarisatsiooniefekti loomine on võimalik, kuna valgus on lihtsalt elektromagnetvälja mis muutub kiiresti. Valgus polariseerib kõik aatomid (kõrvuti asetatuna) ühtemoodi – positiivne vasakul ja negatiivne paremal või vastupidi. Mõlemal juhul pööravad kaks naaberaatomit erinevad laengud üksteise poole, tekitades nende vahel jõu.
Väljaande esimene autor Mira Maiwöger TU Wienist ütles: "See on väga nõrk tõmbejõud, nii et selle mõõtmiseks peate väga hoolikalt katsetama. Kui aatomitel on palju energiat ja nad liiguvad kiiresti, on tõmbejõud kohe kadunud. Seetõttu kasutati ülikülmade aatomite pilve.
Väljaande esimene autor Mira Maiwöger TU Wienist ütles: "See on väga nõrk tõmbejõud, nii et selle mõõtmiseks peate väga hoolikalt katsetama. Kui aatomitel on palju energiat ja nad liiguvad kiiresti, on tõmbejõud kohe kadunud. Seetõttu kasutati ülikülmade aatomite pilve.
Teadlased kasutasid tehnikat, mille käigus nad püüdsid esmalt aatomid kinni ja seejärel jahutasid aatomikiibil olevas magnetlõksus. Seejärel vabanevad aatomid pärast lõksu väljalülitamist vabal langemisel. Hoolimata sellest, et aatomipilv on ülikülm – temperatuuriga alla ühe miljondiku kelvini kraadi – on aatomipilvel piisavalt energiat, et sügisel kasvada. Kuid see aatomipilvede kasv aeglustub, kui aatomid polariseeritakse selles faasis laserkiirega, luues nende vahel atraktiivse jõu. Nii mõõdetakse tõmbejõudu.
Katsele teoreetilise aluse pannud Matthias Sonnleitner ütles: "Üksikute aatomite polariseerimine laserkiirtega pole midagi uut. Meie eksperimendi juures on aga ülioluline see, et meil on esimest korda õnnestunud mitut polariseerivat aatomit koos kontrollitult koos luua, luues nende vahele mõõdetava atraktiivse jõu.
Philipp Haslinger ütles, "See atraktiivne jõud on täiendav tööriist külmade aatomite kontrollimiseks. Kuid see võib olla oluline ka astrofüüsikas: kosmose avarustes võivad väikesed jõud mängida olulist rolli. Siin saime esimest korda näidata, et elektromagnetkiirgus võib tekitada aatomite vahel jõudu, mis võib aidata heita uut valgust astrofüüsikalistele stsenaariumidele, mida pole veel selgitatud.
Ajakirja viide:
- Mira Maiwöger, Matthias Sonnleitner jt. Valgusest põhjustatud dipool-dipooljõudude vaatlemine ülikülmades aatomigaasides. Phys. Rev. X 12, 031018 – avaldatud 27. juulil 2022. DOI: 10.1103/PhysRevX.12.031018
