Американские ученые впервые на практике продемонстрировали подавление рассеяния света, вызванное блокировкой Паули. В экспериментах плотные облака атомов лития становились практически невидимыми при охлаждении. Это происходило из-за того, что электронные переходы, необходимые для рассеяния света, были заблокированы принципом Паули, и фотоны могли проходить сквозь атомы. Статья опубликована в журнале Science.
Электроны в атомах расположены на энергетических уровнях, между которыми они могут перемещаться при поглощении или испускании энергии. Однако не все эти переходы возможны. Некоторые из них заблокированы принципом Паули, запрещающим двум квантовым частицам находиться в одном квантовом состоянии. Эта концепция объясняет структуру электронных оболочек и разнообразие химических элементов таблицы Менделеева.
Ученые из Массачусетского технологического института показали, что этот принцип может влиять на то, как атомы рассеивают свет. Обычно, когда фотоны попадают на атомы, они взаимодействуют с их электронами и отлетают в сторону. Таким образом свет рассеивается, делая атомы видимыми. Однако при очень сильном охлаждении атомы «сжимаются» — их электроны занимают наименьшие возможные энергетические состояния. Тогда рассеяние света снижается, так как фотоны начинают проходить сквозь атомы, не взаимодействуя с электронами.
Этот эффект был предсказан еще 30 лет назад, но только теперь ученые воссоздали его в эксперименте. Они наблюдали, как облако атомов лития по мере охлаждения рассеивает меньше света и становится все более тусклым. Исследователи полагают, что при температуре абсолютного нуля облако стало бы невидимым. Для создания облака ученые замораживали изотоп лития, содержащий три электрона, три протона и три нейтрона, до 20 микрокельвинов. Далее использовался сфокусированный лазер, позволивший сделать атомные облака более плотными. Другой лазерный луч использовался для освещения облака. Он был тщательно откалиброван так, чтобы не нагревать и не изменять плотности облака.
Результаты работы могут быть использованы для разработки светоподавляющих материалов, а также для сохранения данных в квантовых компьютерах.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
