보스-아인슈타인 응축물은 다체 한계에서 나타나는 역학 현상을 탐구하기 위한 이상적인 플랫폼입니다. 이 상태의 개별 원자 구름은 집합적으로 단일 유체처럼 행동합니다. 이 양자 유체는 저항 없이 흐를 수 있습니다. 즉, 초유체입니다.
초저온 원자구름에는 두 개의 초유체가 동시에 존재할 수 있습니다. 지금까지는 이들의 공존을 실험적으로 관찰할 수 없었다. 그러나 이제 물리학자들은 하이델베르그 대학교 이러한 자성 양자 유체는 두 가지 방식으로 유체입니다. 원자 가스.
키르히호프 물리학 연구소(Kirchhoff Institute for Physics) 연구원인 Markus Oberthaler는 다음과 같이 설명합니다. "최근 수십 년 동안 원자 보스-아인슈타인 응축물은 나트륨 및 루비듐과 같은 매우 다른 유형의 원자에서 생성되었지만 최근에는 에르븀 및 디스프로슘과 같은 더 "이국적인" 원자에서도 생성되었습니다."
“이 원자의 대부분은 또한 내부 자유도를 나타냅니다. 즉, 회전을 갖고 작은 자석처럼 행동합니다. 이는 원칙적으로 다음과 같은 현상을 일으킬 수도 있습니다. 보스-아인슈타인 응축, 그러나 이는 아직 실험적으로 관찰되지 않았습니다. 이제 이 시연은 극저온의 루비듐 원자 구름으로 가능해졌습니다.”
보스-아인슈타인 응축물을 제조하는 데에는 일반적으로 증발 냉각이라는 방법이 사용됩니다. 이 작업은 마치 컵에 담긴 커피를 불어 식혀주는 것과 비슷하다.
커피 표면의 가장 빠른 원자는 날아가고, 나머지 원자는 더 낮은 온도에서 안정될 때까지 기다립니다. 이는 스핀의 경우 매우 어렵기 때문에 하이델베르그 물리학자들은 다른 방법을 선택했습니다.
막시밀리안 프뤼퍼 박사는 이렇게 말했습니다. “우리는 평형과는 거리가 먼 시스템을 초기화하고 루비듐 원자가 새로운 평형 상태에 도달할 때까지 기다렸습니다. 처음에는 덜 직관적으로 보였던 것이 매우 효율적인 것으로 판명되었습니다.”
과학자들은 이 상태의 생성 및 추적을 위해 만들어진 특정 탐지 및 교란 기술을 사용했습니다. 그들은 스핀이 운동 자유도와 함께 초유체로 변한다는 사실을 발견했습니다. 따라서 자성 양자 유체가 극도로 유동적이 될 수 있는 방법에는 두 가지가 있습니다.
하이델베르그 대학의 STRUCTURES Cluster of Excellence의 일부이기도 한 "합성 양자 시스템" 연구 그룹의 책임자인 Markus Oberthaler는 다음과 같이 말했습니다. 말했다, "우리의 새로운 연구 방법을 통해 응축수의 특성을 파악할 수 있을 뿐만 아니라 비평형에서 해당 상태로 가는 경로를 더 잘 이해할 수 있게 될 것입니다."
저널 참조 :
- Prüfer, M., Spitz, D., Lannig, S. 등. 스피너 보스 가스 내 이지 평면 강자성체의 응축 및 열화. Nat. 물리. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01779-6
