Ученым впервые удалось наблюдать квантовый феномен

Ученым Инсбрукского университета в ходе эксперимента впервые удалось наблюдать квантовый феномен, который заключался в том, что произвольные слабые возмущения способствовали образованию упорядоченной структуры из изначально неупорядоченных атомов. В научном журнале Nature командой ученых, возглавляемой Гансом-Кристофом Нагерлем, опубликована статья о квантовых фазовых переходах в одномерной квантовой решетке.

Ученые Института экспериментальной физики Инсбрукского университета создали одномерную структуру из атомов цезия, находящихся в состоянии конденсата Бозе-Эйнштейна, в оптической решетке лазерного света. В таких квантовых сетях отдельные атомы выстраивались рядом друг с другом, а лазерный луч предохранял их от выхода за линию. Отсутствие при этом внешнего магнитного поля позволяет физикам налаживать атомное взаимодействие с высокой точностью. Эта система является идеальным образцом исследования основных физических явлений. Эффекты взаимодействия атомов гораздо более наглядны в системах наименьшей размерности, нежели в трехмерном пространстве. Поэтому такие системы представляют огромный интерес для физиков. Очень сложно изучать квантовые сети в конденсированном веществе, тогда как ультрахолодный квантовый газ представляет собой гибкую легко настраиваемую лабораторную систему. Такие экспериментальные условия открывают ученым новые возможности исследования неизученных ранее фундаментальных физических явлений, таких как квантовые фазовые переходы.

Инсбрукские физики наблюдали переход из сверхтекучего состояния жидкости в фазу изолятора («Изолятор Мотта»). В ходе эксперимента было показано, что для сильно взаимодействующих между собой атомов наличие слабой дополнительной сетки вполне достаточно для того, чтобы закрепить атомы на определенных позициях. Атомы были охлаждены до температуры, близкой к абсолютному нулю и находились в основном квантовом состоянии. Как утверждают ученые, температурные флуктуации, которые провоцируют фазовые переходы, отсутствовали. В действительности, атомы были связаны мощными силами отталкивания и лишь нуждались в небольшом толчке, чтобы выстроиться строго вдоль линии оптической решетки. Когда решетка была удалена, атомы вернулись в сверхтекучее состояние.

В теории наблюдаемое физиками явление было предсказано также сотрудниками Инсбрукского университета двумя годами ранее. Об этом сообщает Информнаука со ссылкой на Nature.com.