Melalui sinar laser, polarisasi atom dimungkinkan sehingga mereka dapat menjadi bermuatan positif di satu sisi dan bermuatan negatif di sisi lain. Akibatnya, mereka tertarik satu sama lain, menciptakan keadaan ikatan unik yang secara signifikan lebih lemah daripada hubungan antara dua atom dalam molekul tertentu tetapi belum dapat diukur. Sinar laser, yang dapat dianggap sebagai "molekul" cahaya dan materi, dengan cara tertentu memberi atom terpolarisasi kekuatan untuk menarik satu sama lain.
Fenomena ini telah lama diantisipasi secara teoritis, namun para peneliti di Universitas Innsbruck dan Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ) di TU Vienna sekarang telah mencapai pengukuran pertama dari koneksi atom yang tidak biasa ini. Mereka menciptakan keadaan ikatan yang sangat khusus antara atom di laboratorium untuk pertama kalinya. Interaksi ini dapat digunakan untuk memanipulasi atom yang sangat dingin dan juga dapat mempengaruhi bagaimana molekul terbentuk di ruang angkasa.
Philipp Haslinger yang penelitiannya di Atominstitut TU Wien didukung oleh program FWF START mengatakan, “Dalam atom listrik netral, inti atom bermuatan positif dikelilingi oleh elektron bermuatan negatif, yang mengelilingi inti atom seperti awan. Jika sekarang Anda menyalakan medan listrik eksternal, distribusi muatan ini sedikit bergeser.”
“Muatan positif bergeser sedikit ke satu arah, muatan negatif sedikit ke arah lain, atom tiba-tiba memiliki sisi positif dan negatif, terpolarisasi.”
Menciptakan efek polarisasi dengan sinar laser dimungkinkan karena cahaya hanyalah medan elektromagnetik yang berubah dengan cepat. Cahaya mempolarisasi semua atom (ketika ditempatkan bersebelahan) dengan cara yang sama - positif di kiri dan negatif di kanan, atau sebaliknya. Dalam kedua kasus, dua atom yang bertetangga mengubah muatan yang berbeda satu sama lain, menciptakan gaya di antara mereka.
Mira Maiwöger dari TU Wien, penulis pertama publikasi tersebut, berkata, “Ini adalah gaya tarik menarik yang sangat lemah, jadi Anda harus bereksperimen dengan sangat hati-hati untuk dapat mengukurnya. Jika atom memiliki banyak energi dan bergerak cepat, gaya tarik menarik segera hilang. Inilah sebabnya mengapa awan atom ultradingin digunakan.”
Mira Maiwöger dari TU Wien, penulis pertama publikasi tersebut, berkata, “Ini adalah gaya tarik menarik yang sangat lemah, jadi Anda harus bereksperimen dengan sangat hati-hati untuk dapat mengukurnya. Jika atom memiliki banyak energi dan bergerak cepat, gaya tarik menarik segera hilang. Inilah sebabnya mengapa awan atom ultradingin digunakan.”
Para ilmuwan menggunakan teknik di mana mereka pertama kali menangkap dan kemudian mendinginkan atom dalam perangkap magnet pada chip atom. Atom-atom tersebut kemudian dilepaskan dengan jatuh bebas setelah mematikan perangkap. Meskipun "ultra dingin"—dengan suhu kurang dari sepersejuta Kelvin—awan atom memiliki energi yang cukup untuk tumbuh selama musim gugur. Namun, pertumbuhan awan atom ini melambat jika atom dipolarisasi dengan sinar laser selama fase ini, menciptakan gaya tarik menarik di antara mereka. Ini adalah bagaimana gaya tarik diukur.
Matthias Sonnleitner, yang meletakkan dasar teoretis untuk eksperimen tersebut, mengatakan, “Polarisasi atom individu dengan sinar laser bukanlah hal baru. Hal penting tentang percobaan kami, bagaimanapun, adalah bahwa kami telah berhasil untuk pertama kalinya dalam beberapa atom polarisasi bersama-sama dengan cara yang terkendali, menciptakan gaya tarik-menarik yang terukur di antara mereka.”
Phillip Haslinger tersebut, “Gaya tarik ini adalah alat pelengkap untuk mengendalikan atom dingin. Tapi itu juga bisa menjadi penting dalam astrofisika: Dalam luasnya ruang, kekuatan kecil dapat memainkan peran penting. Di sini, kami dapat menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa radiasi elektromagnetik dapat menghasilkan gaya antar atom, yang dapat membantu menjelaskan skenario astrofisika yang belum dijelaskan.”
Referensi Jurnal:
- Mira Maiwöger, Matthias Sonnleitner dkk. Pengamatan Gaya Dipol-Dipol Terinduksi Cahaya pada Gas Atom Ultradingin. Phys Pdt. X 12, 031018 – Diterbitkan 27 Juli 2022. DOI: 10.1103 / PhysRevX.12.031018
