Studiuesit matin për herë të parë gjendjen e lidhjes së dritës dhe materies

Për herë të parë në laborator është krijuar një gjendje e veçantë e lidhjes ndërmjet atomeve: me rreze lazer atomet mund të polarizohen në mënyrë që të ngarkohen pozitivisht nga njëra anë dhe të ngarkohen negativisht nga ana tjetër. Kjo i bën ata të tërheqin njëri-tjetrin duke krijuar një gjendje lidhjeje shumë të veçantë – shumë më e dobët se lidhja midis dy atomeve në një molekulë të zakonshme, por ende e matshme. Tërheqja vjen nga vetë atomet e polarizuara, por është rrezja lazer që u jep atyre aftësinë për ta bërë këtë – në një farë kuptimi, është një “molekulë” e dritës dhe e materies.

Teorikisht, ky efekt ishte parashikuar për një kohë të gjatë, por tani shkencëtarët në Qendrën e Vjenës për Shkencën dhe Teknologjinë Kuantike (VCQ) në TU Wien, në bashkëpunim me Universitetin e Innsbruck, kanë arritur të matin për herë të parë këtë lidhje ekzotike atomike. koha. Ky ndërveprim është i dobishëm për manipulimin e atomeve jashtëzakonisht të ftohta, dhe efekti mund të luajë gjithashtu një rol në formimin e molekulave në hapësirë. Rezultatet tani janë publikuar në revistën shkencore Physical Review X.

Në një atom elektrikisht neutral, një bërthamë atomike e ngarkuar pozitivisht është e rrethuar nga elektrone të ngarkuar negativisht, të cilat rrethojnë bërthamën atomike njësoj si një re. “Nëse tani ndizni një fushë elektrike të jashtme, kjo shpërndarje ngarkese ndryshon pak,” shpjegon Prof. Philipp Haslinger, kërkimi i të cilit në Atominstitut në TU Wien mbështetet nga programi FWF START. “Ngarkesa pozitive zhvendoset pak në një drejtim, ngarkesa negative pak në drejtimin tjetër, atomi papritmas ka një anë pozitive dhe një negative, është polarizuar.”

Drita është vetëm një fushë elektromagnetike që ndryshon shumë shpejt, kështu që është gjithashtu e mundur të krijohet ky efekt polarizimi me dritën lazer. Kur disa atome janë pranë njëri-tjetrit, drita lazer i polarizon të gjithë në të njëjtën mënyrë – pozitive në të majtë dhe negative në të djathtë, ose anasjelltas. Në të dyja rastet, dy atome fqinje kthejnë ngarkesa të ndryshme drejt njëri-tjetrit, duke çuar në një forcë tërheqëse.

“Kjo është një forcë tërheqëse shumë e dobët, kështu që ju duhet ta kryeni eksperimentin me shumë kujdes që të jeni në gjendje ta matni atë,” thotë Mira Maiwöger nga TU Wien, autorja e parë e botimit. “Nëse atomet kanë shumë energji dhe lëvizin shpejt, forca tërheqëse zhduket menjëherë. Kjo është arsyeja pse u përdor një re me atome ultra të ftohtë.”

Atomet së pari kapen dhe ftohen në një kurth magnetik në një çip atomi, një teknikë e zhvilluar në Atominstitut në grupin e Prof. Jörg Schmiedmayer. Pastaj kurthi fiket dhe lëshon atomet në rënie të lirë. Reja e atomit është “ultra-ftohtë” në më pak se një e milionta e Kelvinit, por ajo ka energji të mjaftueshme për t’u zgjeruar gjatë rënies. Megjithatë, nëse atomet polarizohen me një rreze lazer gjatë kësaj faze dhe kështu krijohet një forcë tërheqëse midis tyre, ky zgjerim i resë atomike ngadalësohet – dhe kështu matet forca tërheqëse.

“Polarizimi i atomeve individuale me rreze lazer në thelb nuk është asgjë e re,” thotë Matthias Sonnleitner, i cili hodhi themelet teorike për eksperimentin. Megjithatë, gjëja thelbësore në lidhje me eksperimentin tonë është se ne kemi arritur për herë të parë të polarizojmë disa atome së bashku në një mënyrë të kontrolluar, duke krijuar një forcë tërheqëse të matshme midis tyre.

Kjo forcë tërheqëse është një mjet plotësues për kontrollin e atomeve të ftohta. Por mund të jetë gjithashtu i rëndësishëm në astrofizikë: “Në pafundësinë e hapësirës, forcat e vogla mund të luajnë një rol të rëndësishëm”, thotë Philipp Haslinger. “Këtu, ne ishim në gjendje të tregonim për herë të parë se rrezatimi elektromagnetik mund të gjenerojë një forcë midis atomeve, e cila mund të ndihmojë për të hedhur dritë të re mbi skenarët astrofizikë që ende nuk janë shpjeguar.”