Физики впервые получили изображения свободно движущихся атомов

Физики из Массачусетского технологического института (MIT) впервые смогли запечатлеть отдельные атомы в свободном движении и взаимодействии. Эти изображения открывают доступ к наблюдению квантовых явлений, ранее существовавших только в теории. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Ученые разработали особую методику, с помощью которой атомы сначала получают возможность свободно перемещаться, после чего их движение мгновенно «замораживается» при помощи решетки из света. Затем к ним применяется точно настроенный лазер, чтобы заснять их точные позиции до того, как они рассеются.

В ходе эксперимента ученые наблюдали два типа частиц: бозоны и фермионы. Бозоны, такие как атомы натрия, в условиях низких температур формируют так называемый конденсат Бозе — Эйнштейна — состояние вещества, при котором все частицы делят одно квантовое состояние. Команда смогла впервые визуализировать, как эти атомы собираются в группы, демонстрируя волновую природу, предсказанную еще Луи де Бройлем.

Кроме того, были получены изображения взаимодействующих между собой фермионов — частиц, которые обычно отталкиваются, но могут формировать пары с другими типами фермионов. Такие взаимодействия лежат в основе сверхпроводимости. Ранее ученые лишь математически моделировали это поведение, теперь же его удалось увидеть напрямую.