Condensatele Bose-Einstein sunt o platformă ideală pentru a explora fenomenele dinamice care apar în limita mai multor corpuri. Un nor de atomi individuali în această stare se comportă colectiv ca un singur fluid. Acest fluid cuantic poate curge fără rezistență – este superfluid.
Două superfluide pot exista în același timp în norii atomici ultrareci. Până acum, coexistența lor nu a putut fi observată experimental. Acum, însă, fizicienii din Universitatea Heidelberg au demonstrat un astfel de fluid cuantic magnetic – este fluid în două moduri – într-un gaz atomic.
Markus Oberthaler, cercetător al Institutului Kirchhoff pentru fizică, explică: „În ultimele decenii, condensatele atomice Bose-Einstein au fost create din tipuri foarte diferite de atomi, cum ar fi sodiu și rubidiu, dar mai recent și din atomi mai „exotici” precum erbiul și disproziul.”
„Majoritatea acestor atomi prezintă, de asemenea, grade interne de libertate – au un spin și se comportă ca niște magneți mici. Aceasta poate, în principiu, să dea naștere și fenomenului de Condensarea Bose-Einstein, dar acest lucru nu a fost încă observat experimental. Această demonstrație este acum posibilă cu un nor ultrarece de atomi de rubidiu.”
Metoda numită răcire evaporativă este de obicei folosită pentru a prepara un condensat Bose-Einstein. Această activitate este similară cu răcirea cafelei într-o ceașcă prin suflare pe ea.
Cei mai rapizi atomi de la suprafața cafelei sunt îndepărtați și se așteaptă până când atomii rămași se odihnesc la o temperatură mai rece. Acest lucru este extrem de dificil pentru o rotire, așa că fizicienii de la Heidelberg au ales o altă metodă.
Dr. Maximilian Prüfer a spus: „Am inițializat sistemul departe de echilibru și am așteptat până când atomii de rubidiu au ajuns la o nouă stare de echilibru. Ceea ce la început părea mai puțin intuitiv s-a dovedit a fi extrem de eficient.”
Oamenii de știință au folosit tehnici speciale de detectare și perturbare create doar pentru crearea și urmărirea acestei stări. Ei au observat că spin-ul a devenit, de asemenea, superfluid, împreună cu gradul de libertate în mișcare. Astfel, există două moduri prin care fluidele cuantice magnetice pot deveni extrem de fluide.
Markus Oberthaler, șeful grupului de cercetare „Synthetic Quantum Systems”, care face, de asemenea, parte din Clusterul de excelență STRUCTURES al Universității Heidelberg, a spus, „Noile noastre metode de cercetare ne permit nu numai să caracterizăm condensatul, dar ne vor permite și să înțelegem mai bine calea de la non-echilibru la acea stare.”
Referința jurnalului:
- Prüfer, M., Spitz, D., Lannig, S. şi colab. Condensarea și termalizarea unui feromagnet ușor de plan într-un gaz spinor Bose. Nat. Fizic. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01779-6
