Китайський експеримент у космосі охолодив атоми до 9,7 пікокельвіна
На станції «Тяньгун» китайські фізики охолодили атомний газ до 9,7 пікокельвіна, встановивши новий температурний рекорд.
На Китайській космічній станції «Тяньгун» фізики отримали температуру 9,7 пікокельвіна — менш ніж десять трильйонних часток градуса вище абсолютного нуля. Це вчетверо нижче за попередній рекорд найнижчої досягнутої температури, повідомляє Science News.
Результату досягли в автоматизованому модулі Cold Atom Physics Rack (CAPR), який створив конденсат Бозе — Ейнштейна з атомів рубідію. У такому стані велика кількість атомів поводиться як одна макроскопічна квантова хвиля. Попередній рекорд у 2021 році встановила команда з Лейбніцького університету Ганновера.
Як охолоджували атомний газ
У CAPR використали два вкладені оптичні дипольні пастки, утворені перетином інтенсивних лазерних променів. Спершу в пастці завширшки 54 мікрометри утримували близько 2 мільйонів атомів рубідію. Потужність лазерів поступово знизили з 5 ватів до 0,2 мілівата, щоб найенергійніші атоми залишили пастку. Так близько 2 тисяч атомів охолодили до 3 нанокельвінів.
Після цього атоми розширили в ширшу, 124-мікрометрову пастку. За словами головного науковця CAPR, фізика Пекінського університету Сюзуна Ченя, під час розширення зменшується сила взаємодії між атомами, що забезпечує додаткове охолодження. Наприкінці експерименту швидкість атомів становила менш як 200 мікрометрів за секунду — це відповідає температурі приблизно 10 пікокельвінів.
Можливості для перевірки фундаментальної фізики
Поєднання мікрогравітації та наднизької температури дозволило після вивільнення конденсату спостерігати його розширення протягом семи секунд. Фізик Каліфорнійського університету в Берклі Голгер Мюллер назвав цей показник особливо важливим для інтерференційних експериментів. Такі досліди можуть перевіряти припущення загальної теорії відносності Ейнштейна про те, що гравітація однаково діє на різні типи атомів.
Оптичний метод також дає змогу одночасно утримувати атоми з різними внутрішніми спіновими станами, на відміну від магнітних пасток. Далі команда CAPR планує створювати оптичні ґратки — масиви лазерних точок, у яких конденсат можна використовувати для квантового моделювання явищ, подібних до високотемпературної надпровідності.
