میعانات بوز-اینشتین یک پلت فرم ایده آل برای کشف پدیده های دینامیکی هستند که در محدوده چند بدنه ظاهر می شوند. ابری از اتم های منفرد در این حالت مجموعاً به صورت یک سیال منفرد رفتار می کنند. این سیال کوانتومی می‌تواند بدون مقاومت جریان داشته باشد – فوق سیال است.
دو ابر سیال می توانند همزمان در ابرهای اتمی فوق سرد وجود داشته باشند. تا به حال، همزیستی آنها به صورت تجربی قابل مشاهده نبود. در حال حاضر، با این حال، فیزیکدانان از دانشگاه هایدلبرگ چنین سیال کوانتومی مغناطیسی را - به دو صورت سیال است - در یک نشان داده اند گاز اتمی.
مارکوس اوبرتالر، محقق موسسه کیرشهوف برای فیزیک، توضیح می دهد، در دهه‌های اخیر، میعانات اتمی بوز-انیشتین از انواع بسیار متفاوت اتم‌ها مانند سدیم و روبیدیم، اما اخیراً از اتم‌های عجیب‌تر مانند اربیوم و دیسپروزیم ساخته شده‌اند.
بیشتر این اتم ها درجات آزادی درونی را نیز از خود نشان می دهند – چرخشی دارند و مانند آهنرباهای کوچک رفتار می کنند. این در اصل می تواند باعث ایجاد پدیده ای نیز شود تراکم بوز-انیشتین، اما هنوز به صورت تجربی مشاهده نشده است. این نمایش اکنون با ابر فوق سردی از اتم های روبیدیم امکان پذیر است.
روشی به نام خنک کننده تبخیری معمولاً برای تهیه میعانات بوز-انیشتین استفاده می شود. این کار شبیه خنک کردن قهوه در فنجان با دمیدن در آن است.
سریع‌ترین اتم‌های سطح قهوه از بین می‌روند و انسان منتظر می‌ماند تا اتم‌های باقی‌مانده در دمای خنک‌تری استراحت کنند. این برای یک چرخش بسیار دشوار است، بنابراین فیزیکدانان هایدلبرگ روش دیگری را انتخاب کردند.
دکتر ماکسیمیلیان پروفر گفت: ما سیستم را دور از تعادل اولیه راه اندازی کردیم و منتظر ماندیم تا اتم های روبیدیم به حالت تعادل جدیدی برسند. چیزی که در ابتدا کمتر شهودی به نظر می رسید، بسیار کارآمد بود.»
دانشمندان از تکنیک های تشخیص و اغتشاش خاصی استفاده کردند که فقط برای ایجاد و ردیابی این حالت ایجاد شده بود. آنها متوجه شدند که چرخش به همراه درجه آزادی حرکتی به ابر سیال تبدیل می شود. بنابراین، دو راه وجود دارد که سیالات کوانتومی مغناطیسی می توانند بسیار سیال شوند.
مارکوس اوبرتالر، رئیس گروه تحقیقاتی «سیستم‌های کوانتومی مصنوعی» که همچنین بخشی از خوشه تعالی ساختارهای دانشگاه هایدلبرگ است، گفت:, روش‌های تحقیقاتی جدید ما نه تنها به ما امکان می‌دهد که چگالش را مشخص کنیم، بلکه به ما امکان می‌دهد مسیر از عدم تعادل به آن حالت را بهتر درک کنیم.
مرجع مجله:
- Prüfer، M.، Spitz، D.، Lannig، S. و همکاران. تراکم و گرماسازی یک فرومغناطیس با صفحه آسان در گاز اسپینور بوز. نات. فیزیک. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01779-6
