คอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์เป็นแพลตฟอร์มในอุดมคติสำหรับการสำรวจปรากฏการณ์เชิงพลวัตที่เกิดขึ้นในขีดจำกัดของหลายส่วน กลุ่มเมฆของอะตอมแต่ละอะตอมในสถานะนี้รวมกันมีพฤติกรรมเป็นของเหลวเดี่ยว ของเหลวควอนตัมนี้สามารถไหลได้โดยไม่มีความต้านทาน - มันคือของเหลวยิ่งยวด
ซูเปอร์ฟลูอิดสองตัวสามารถดำรงอยู่ได้ในเวลาเดียวกันในเมฆอะตอมที่มีความเย็นจัด จนถึงขณะนี้ยังไม่สามารถสังเกตการอยู่ร่วมกันของพวกมันได้ด้วยการทดลอง อย่างไรก็ตามตอนนี้นักฟิสิกส์จาก มหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์ก ได้สาธิตของเหลวควอนตัมแม่เหล็กแล้ว - มันคือของเหลวในสองวิธี - ในหนึ่ง ก๊าซปรมาณู.
Markus Oberthaler นักวิจัยจากสถาบัน Kirchhoff Institute for Physics อธิบายว่า “ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา คอนเดนเสทของอะตอมโบส-ไอน์สไตน์ถูกสร้างขึ้นจากอะตอมหลายประเภท เช่น โซเดียมและรูบิเดียม แต่ล่าสุดก็มาจากอะตอมที่ “แปลกใหม่” เช่น เออร์เบียมและดิสโพรเซียมด้วย”
“อะตอมเหล่านี้ส่วนใหญ่ยังแสดงระดับความเป็นอิสระภายในด้วย พวกมันมีการหมุนและประพฤติตัวเหมือนแม่เหล็กขนาดเล็ก โดยหลักการแล้วสิ่งนี้สามารถก่อให้เกิดปรากฏการณ์ของ การควบแน่นของ Bose-Einsteinแต่ยังไม่ได้รับการสังเกตจากการทดลอง ขณะนี้การสาธิตนี้เป็นไปได้ด้วยเมฆอะตอมรูบิเดียมที่เย็นจัดมาก”
วิธีการที่เรียกว่าการทำความเย็นแบบระเหยมักใช้ในการเตรียมคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ งานนี้คล้ายกับการเป่ากาแฟเย็นลงในแก้ว
อะตอมที่เร็วที่สุดบนพื้นผิวของกาแฟจะถูกเป่าออกไป และอะตอมหนึ่งจะรอจนกว่าอะตอมที่เหลือจะหยุดนิ่งที่อุณหภูมิที่เย็นกว่า นี่เป็นเรื่องยากมากสำหรับการหมุน ดังนั้นนักฟิสิกส์ของไฮเดลเบิร์กจึงเลือกวิธีอื่น
ดร.แม็กซิมิเลียน พรูเฟอร์กล่าวว่า “เราเริ่มต้นระบบให้ห่างไกลจากความสมดุลและรอจนกว่าอะตอมของรูบิเดียมจะเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่ สิ่งที่ดูไม่ค่อยเข้าใจในตอนแรกกลับกลายเป็นว่ามีประสิทธิภาพอย่างมาก”
นักวิทยาศาสตร์ใช้เทคนิคการตรวจจับและการก่อกวนโดยเฉพาะซึ่งสร้างขึ้นสำหรับการสร้างและติดตามสถานะนี้โดยเฉพาะ พวกเขาสังเกตเห็นว่าการหมุนนั้นกลายเป็นของเหลวยิ่งยวดพร้อมกับระดับความอิสระในการเคลื่อนที่ ดังนั้นจึงมีสองวิธีที่ของเหลวควอนตัมแม่เหล็กสามารถกลายเป็นของเหลวได้มากเกินไป
Markus Oberthaler หัวหน้ากลุ่มวิจัย “ระบบควอนตัมสังเคราะห์” ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มคลัสเตอร์ความเป็นเลิศของมหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์กด้วย กล่าวว่า, “วิธีการวิจัยใหม่ของเราช่วยให้เราไม่เพียงแต่ระบุลักษณะของคอนเดนเสทเท่านั้น แต่ยังช่วยให้เราเข้าใจเส้นทางจากความไม่สมดุลไปสู่สภาวะนั้นได้ดีขึ้น”
การอ้างอิงวารสาร:
- Prüfer, M. , Spitz, D. , Lannig, S. และคณะ การควบแน่นและการทำให้ร้อนของเฟอร์โรแมกเนติกระนาบง่ายในก๊าซสปิเนอร์โบส แนท. ฟิสิกส์. (2022). ดอย: 10.1038/s41567-022-01779-6
