Команда исследователей теперь представила это состояние вещества в журнале Physical Review Letters. Теоретическая работа была сделана в TU Wien (Вена) и Гарвардский университет, эксперимент был выполнен в Университете Райса в Хьюстоне (Техас).Ультрахолодная физика
Две совершенно особых области атомной физики, которая может только быть изучена при чрезвычайных условиях, были объединены в этой научно-исследовательской работе: конденсаты Боз-Эйнштейна и атомы Rydberg. Конденсат Боз-Эйнштейна – состояние вещества, созданное атомами при ультрахолодных температурах, близко к абсолютному нулю. Атомы Rydberg – атомы, в которых один единственный электрон снят в очень взволнованное государство и вращается вокруг ядра на очень большом расстоянии.
«Среднее расстояние между электроном и его ядром может быть столь же большим как несколько сотен нанометров – который является больше чем тысячу раз радиусом водородного атома», говорит профессор Джоаким Бергдорфер. Вместе с профессором Шухеи Йошидой (оба TU Wien, Вена), он изучал свойства таких атомов Rydberg в течение многих лет. Идея для новой научно-исследовательской работы была развита в их давнем сотрудничестве с Университетом Райса в Хьюстоне.Во-первых, конденсат Боз-Эйнштейна был создан с атомами стронция.
Используя лазер, энергия была передана одному из этих атомов, превратив его в атом Rydberg с огромным атомным радиусом. Озадачивающая вещь об этом атоме: радиус орбиты, на которой электрон перемещает ядро, намного больше, чем типичное расстояние между двумя атомами в конденсате.
Поэтому электрон не только вращается вокруг своего собственного атомного ядра, многочисленные другие атомы лежат в его орбите также. В зависимости от радиуса атома Rydberg и плотности конденсата Боз-Эйнштейна, целых 170 дополнительных атомов стронция могут быть приложены огромной электронной орбитой.
Нейтральные Атомы не Нарушают Орбиту ЭлектронаЭти атомы едва имеют влияние на этот путь электрона Rydberg. «Атомы не несут электрического заряда, поэтому они только проявляют минимальную силу на электроне», говорит Шухеи Йошида. Но до очень маленькой степени, электрон все еще чувствует присутствие нейтральных атомов вдоль его пути.
Это рассеяно в нейтральных атомах, но только очень немного, никогда не оставляя его орбиту. Квантовая физика медленных электронов разрешает этот вид рассеивания, которое не передает электрон в различное государство.
Поскольку компьютерные моделирования показывают, этот сравнительно слабый вид взаимодействия уменьшает полную энергию системы, и таким образом, связь между атомом Rydberg и другими атомами в электронной орбите установлена. «Это – очень необычная ситуация», говорит Шухеи Йошида. «Обычно, мы имеем дело с заряженными ядрами, обязательными электронами вокруг них. Здесь, у нас есть электрон, связывая нейтральные атомы».Эта связь намного более слаба, чем связь между атомами в кристалле.
Поэтому это экзотическое состояние вещества, названное поляронами Rydberg, может только быть обнаружено при очень низких температурах. Если бы частицы перемещались немного быстрее, связь сломалась бы. «Для нас, этого нового, слабо связанное состояние вопроса – захватывающая новая возможность исследования физики ультрахолодных атомов», говорит Джоаким Бергдорфер. «Тот путь можно исследовать свойства конденсата Боз-Эйнштейна в очень мелких масштабах с очень высокой точностью».