Американские ученые воздействовали на охлажденные практически до абсолютного нуля атомные облака атомным лазером, чтобы получить каустики — поверхности, подобные тем, которые создает преломляющийся свет на дне бассейна, но из вещества. Актуальные для создания интерферометров и атомных часов результаты работы демонстрируют, что волнами материи можно управлять точно так же, как и волнами света. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Охлажденные почти до абсолютного нуля атомы приобретают квантовые свойства и не только начинают перемещаться подобно световым волнам, но также могут фокусироваться в особые поверхности — каустики, напоминающие узоры, которые преломляющийся свет создает на дне бассейна. Ученые из Университета штата Вашингтон наблюдали атомные каустики, создавая препятствия на пути атомного лазера. Полученные данные могут быть применимы для создания высокоточных устройств измерения или синхронизации, таких как интерферометры и атомные часы.
«Это прекрасная демонстрация того, что мы можем управлять волнами материи так же, как волнами света, — говорит старший автор исследования Питер Энгельс. — Атомы ускоряются под действием силы тяжести, поэтому мы можем воссоздать эффекты, которых невозможно добиться с помощью света. Кроме того, атомы реагируют на множество разных факторов внешнего мира, поэтому результаты нашей работы можно использовать для создания новых типов датчиков для обнаружения магнитных полей, градиентов электрических полей или гравитации».
В экспериментах атомные облака в вакуумной камере охлаждались до температур, близких к абсолютному нулю. Такие условия заставили атомы следовать законам квантовой механики, что сильно отличалось от их привычного поведения. В этих условиях атомы движутся не как частицы материи, а как волны. Облака, образованные из таких атомов, называются конденсатами Бозе — Эйнштейна. На эти облака исследователи воздействовали атомным лазером — пучками движущихся когерентных холодных атомов. Каустики создавали препятствия на пути лазера, которые притягивали или отталкивали поток атомов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
