ლაზერული სხივის მეშვეობით მეცნიერებმა კრისტალური თვისებების მქონე კვანტური მატერია შექმნეს. ძვირად ღირებული ალმასიც და იაფი გრაფიტიც ნახშირბადის ერთნაირი ატომებისაგან შედგება. ამ ორ მასალას შორის მცირე, მაგრამ ძალიან მნიშვნელოვანი განსხვავება არსებობს – ბლოკების გეომეტრიული კონფიგურაცია. ერთი და იგივე მასალა ერთდროულად ალმასიც და გრაფიტიც ვერ იქნება.
მაგრამ კვანტურ ფიზიკაში ასეთი შეზღუდვა არ არსებობს – ეს დაამტკიცა მეცნიერთა ჯგუფმა პროფესორ იმანუილ ბლოჰისა (მაქს პლანკის კვანტური ოპტიკის ინსტიტუტი) და ლუდვიგ მაქსიმილიანის (მიუნჰენის უნივერსიტეტი) მეთაურობით. ექსპერიმენტები ულტრაგაცივებულ კვანტურ აირზე ჩატარდა. ლაზერული სხივის ზემოქმედებით შესაძლებელია ცალკეული ატომების მოწესრიგება და წესიერ გეომეტრიულ სტრუქტურად გადაქცევა. მაგრამ კლასიკური კრისტალისაგან განსხვავებით, კვანტური კრისტალის ყველა შესაძლო კონფიგურაცია ერთდროულად არსებობს. ეს დაკვირვება გაკეთდა ნაწილაკების ეგრეთ წოდებულ „რიდბერგულ" მდგომარეობაში გადასვლის შემდეგ, რომლის დროსაც ხდება ატომების ძლიერი აგზნება სინათლის კონის ენერგიის ზეგავლენით. „ჩვენმა ექსპერიმენტმა აჩვენა რიდბერგის აირების პოტენციალი მატერიის ახალი მდგომარეობის შექმნის კუთხით. ამით საფუძველი ჩაეყარა კვანტურ მოდელირებას – მაგალითად, კვანტური მაგნიტებისა", – აღნიშნა იმანუილ ბლოჰმა. ექსპერიმენტი დაიწყო რუბიდიუმის რამდენიმე ასეული ატომისაგან შემდგარი ანსამბლის გაცივებით აბსოლუტურ ნულთან მიახლოებულ ტემპერატურამდე და სინათლის მახეში ატომების „დაჭერით". შემდეგ ატომურ ღრებელს ვადებდით პერიოდულ სინათლის გისოსს – ეგრეთ წოდებულ „ოპტიკურ გისოსს", რომელიც უზრუნველყოფს პრაქტიკულად თანაბარ შევსებას ატომური მახის ცენტრალური ნაწილისა. შემდეგ ლაზერის მეშვეობით ატომები მოგვყავდა რიდბერგის მდგომარეობაში, რომლის დროსაც გარე ელექტრონული გარსი ბირთვისაგან უზარმაზარი მანძილით არის დაშორებული. ამის შედეგად ამ ატომების ზემოქმედების არე დაახლოებით 10 000-ჯერ გაიზარდა – უზარმაზარ ზომამდე – რამდენიმე მიკრომეტრი, ანუ ადამიანის თმის 1/10. ახლა ამ ატომებმა ურთიერთქმედება დაიწყეს ეგრეთ წოდებული "ვან-დერ-ვაალსის" ძალის მეშვეობით. ამ უკუბიძგების შედეგად ატომები დალაგდა ერთმანეთისაგან რამდენიმე მიკრომეტრის მანძილზე. ატომებს შორის სივრცითი კორელაცია შეიქმნა, რასაც, თავის მხრივ, მოჰყვება კრისტალური გისოსის განსხვავებული გეომეტრია – აგზნებულ ატომთა რაოდენობის მიხედვით. უფრო ზუსტად, აქ ყველა შესაძლო კრისტალური გისოსი ერთდროულად არსებობს. ნივთიერების ეს მდგომარეობა ძალიან მყიფეა, ის არსებობს მანამდე, სანამ ჩართულია ლაზერი და ატომები აგზნებულია. სპეციალური ტექნიკის მეშვეობით მეცნიერებმა მოახერხეს ამ კონფიგურაციათა „მყისიერი" გადაღება. ამ ფოტოსურათებზე ნათლად ჩანს კრისტალის განსხვავებული გეომეტრია. ტიპობრივი კონფიგურაციაა სამი ატომი ტოლგვერდა სამკუთხედში; ოთხი ან ხუთი ატომი კვადრატსა და წესიერ ხუთკუთხედს ქმნის. ექსპერიმენტის შედეგმა დაადასტურა რიცხვითი მოდელირების საფუძველზე გაკეთებული პროგნოზი.
Комментариев нет:
Отправить комментарий