Kondensat Bose-Einstein adalah platform ideal untuk mengeksplorasi fenomena dinamis yang muncul dalam batas banyak benda. Awan atom individu dalam keadaan ini secara kolektif berperilaku sebagai fluida tunggal. Cairan kuantum ini dapat mengalir tanpa hambatan – ini adalah superfluida.
Dua superfluida bisa ada secara bersamaan di awan atom ultradingin. Hingga saat ini, koeksistensi mereka belum dapat diamati secara eksperimental. Namun sekarang, fisikawan dari Universitas Heidelberg telah mendemonstrasikan fluida kuantum magnetis – yaitu fluida dalam dua cara – dalam sebuah gas atom.
Markus Oberthaler, peneliti Institut Fisika Kirchhoff, menjelaskan, “Dalam beberapa dekade terakhir, kondensat atom Bose-Einstein dibuat dari jenis atom yang sangat berbeda seperti natrium dan rubidium, namun baru-baru ini juga dari atom yang lebih “eksotis” seperti erbium dan disprosium.”
“Sebagian besar atom-atom ini juga menunjukkan derajat kebebasan internal – mereka memiliki putaran dan berperilaku seperti magnet kecil. Hal ini pada prinsipnya juga dapat menimbulkan fenomena Kondensasi Bose-Einstein, tetapi hal ini belum diamati secara eksperimental. Demonstrasi ini sekarang dapat dilakukan dengan awan atom rubidium yang sangat dingin.”
Metode yang disebut pendinginan evaporatif biasanya digunakan untuk menyiapkan kondensat Bose-Einstein. Pekerjaan ini mirip dengan mendinginkan kopi dalam cangkir dengan cara ditiup.
Atom-atom tercepat di permukaan kopi akan terhempas, dan kita menunggu hingga atom-atom yang tersisa berhenti pada suhu yang lebih dingin. Ini sangat sulit untuk dilakukan, jadi fisikawan Heidelberg memilih metode lain.
Dr Maximilian Prüfer berkata, “Kami menginisialisasi sistem jauh dari kesetimbangan dan menunggu hingga atom rubidium mencapai keadaan kesetimbangan baru. Apa yang awalnya tampak kurang intuitif ternyata sangat efisien.”
Para ilmuwan menggunakan teknik deteksi dan gangguan khusus yang diciptakan hanya untuk pembuatan dan penelusuran keadaan ini. Mereka memperhatikan bahwa putarannya juga berubah menjadi superfluida seiring dengan tingkat kebebasan gerak. Jadi, ada dua cara agar fluida kuantum magnetik bisa menjadi sangat cair.
Markus Oberthaler, kepala kelompok penelitian “Sistem Kuantum Sintetis”, yang juga merupakan bagian dari STRUKTUR Cluster of Excellence Universitas Heidelberg, tersebut, “Metode penelitian baru kami memungkinkan kami tidak hanya mengkarakterisasi kondensat tetapi juga memungkinkan kami untuk lebih memahami jalur dari ketidaksetimbangan menuju keadaan tersebut.”
Referensi Jurnal:
- Prüfer, M., Spitz, D., Lannig, S. dkk. Kondensasi dan termalisasi feromagnet bidang mudah dalam gas spinor Bose. Nat. fisik. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01779-6
