Оптический пинцет вручную рекомбинировал три атома

Удержание атома оптическим пинцетом

University of Otago

Физики из Новой Зеландии впервые пронаблюдали рекомбинацию трех отдельных атомов, удерживаемых лазерными пинцетами. Это первое прямое наблюдение подобного процесса, причем выяснилось, что взаимодействие в наборах из малого числа атомов проходит существенно медленнее, чем при большом количестве атомов. В перспективе это может открыть возможность вручную собирать единичные молекулы, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Физики интенсивно изучают конденсат Бозе-Эйнштейна — агрегатное состояние вещества при сверхнизких температурах, когда тепловое движение атомов почти остановлено и квантовомеханическая природа атомов проявляется в макромасштабе (подробно об этом явлении можно прочитать в нашем большом материале «Квантовые газы при низких температурах»). Среди прочего в таком конденсате наблюдается рекомбинация трех тел, при которой два атома образуют молекулу, а освободившейся энергией связи делятся с третьим. Этот эффект трудно изучить из-за того, что выделяемая энергия выбрасывает все три атома из ловушки и может разрушить конденсат. Кроме того, из-за большого количества вещества рекомбинацию до сих пор не наблюдали прямо, а вычисляли статистически по косвенным признакам.

Чтобы прямо и детально изучить это явление, Люк Рейнольдс (Luke Reynolds) и его коллеги из Университета Отаго решили провести рекомбинацию трех тел в полном вакууме. Для этого они при помощи оптических пинцетов захватили три атома рубидия, охладили их до температуры миллионной доли кельвина и соединили. 

После более чем 600 повторенных экспериментов исследователи заключили, что отдельно взятые атомы выбрасываются из ловушки гораздо позже, чем когда они находятся в большом массиве вещества, и могут сохраняться в ней до одной секунды. На настоящий момент не существует теории, которая бы объясняла это явление и детально описывала рекомбинацию трех тел.  Авторы надеются, что если получится найти фундаментальное обоснование наблюдаемой задержке, это поможет нам лучше понять подобные по масштабу процессы и управлять ими. 

Ученые продолжают открывать возможности оптических пинцетов: при помощи уже получилось жонглировать микроскопическими каплями жидкости и собирать искусственные клетки.

Василий Зайцев

Источник: nplus1.ru