поиск по 1215716 познавательным статьям и фото

Нейтральные атомы обманули заменителем магнитного поля

Необычное магнитное поле для ультрахолодных газов создали физики Объединённого квантового института (Joint Quantum Institute – JQI). Они заставили нейтральные атомы газа вести себя так, будто те являются заряженными частицами, попавшими в настоящее магнитное поле.

На примере ультрахолодных газов можно изучать сложное взаимодействие атомов внутри кристаллических тел. При этом не подмешивается негативное (запутывающее) действие различных примесей и дефектов, которые всегда присутствуют как в твёрдых, так и в жидких материалах.

Учёные научились довольно-таки проворно обращаться с облачками атомов (а в некоторых случаях и с отдельными атомами) даже при температуре, близкой к абсолютному нулю. Однако до сих пор никто не мог смоделировать воздействие на них магнитного поля – и всё из-за нейтральности атомов.

Между тем учёным очень хотелось изучить при помощи ультрахолодных газов квантовый эффект Холла (quantum Hall effect), когда, упрощённо говоря, электроны формируют квазичастицы, которые несут на себе лишь часть обычного заряда.

Иэн Спилман (Ian Spielman) и его коллеги придумали, как обойти препятствие. Они направили на облачко ультрахолодного газа из атомов рубидия-87, пойманного в магнитооптическую ловушку, два перпендикулярных лазерных луча (с небольшим различием по частоте). Атомы находились в состоянии, называемом конденсатом Бозе-Эйнштейна. Вместе с лазерами физики использовали обычное магнитное поле, но только градиентное – оно менялось вдоль определённого направления.

В результате совместной работы поля и лучей появлялось воздействие, аналогичное силе Лоренца. И получалось, что нейтральные атомы ведут себя как заряженные частицы в магнитном поле.

Нейтральные атомы обманули заменителем магнитного поля

eff) (иллюстрация JQI).' width=478 height=299> Облачко атомов (показано зелёным цветом) находилось при температуре 100 нанокельвинов. На него воздействовали два лазерных луча (красный). В результате в системе словно появлялось искусственное магнитное поле, направленное перпендикулярно реальному (Beff) (иллюстрация JQI).

Атомы в облаке начинали вращаться, образуя своеобразные вихри. По их появлению можно было судить о наличии стабильного "синтетического" магнитного поля, пишут учёные в своей статье в журнале Nature.

В дальнейшем специалисты JQI планируют создать сферическую систему из 20 тысяч атомов рубидия, поделить её на 100 двумерных слоёв (наподобие блинов), в каждом из которых будет около 200 вихрей. (Отметим, что максимальное количество наблюдаемых ныне образований не превышало 12.) В этом случае учёным удастся изучить квантовый эффект Холла с невероятной детальностью.

Возможно, что на основе нынешнего открытия также будет разработана какая-нибудь необычная форма квантового вычисления, отмечают специалисты в пресс-релизе института.


Источник: membrana.ru @07.12.2009

Оцените статью:

Теги


Используй свой мобильный - сохрани эту страницe и расскажи о ней друзьям!