Абсолютный ноль близко: молекулы охладили до рекордно низкой температуры

Физики охладили молекулы до рекордно низкой температуры.

Физики впервые охладили молекулы до 200 нанокельвинов. Сделать это удалось за счет столкновений с ультрахолодными атомами натрия, говорится в исследовании ученых из Массачусетского технологического института во главе с Нобелевским лауреатом Вольфгангом Кеттерле, которое опубликовано в журнале Nature.

В последние несколько десятилетий физики достигли больших успехов в охлаждении атомов до температуры, близкой к абсолютному нулю. Такие эксперименты проводятся с помощью лазеров, при облучении которыми атомы теряют энергию и двигаются медленнее — и, как следствие, охлаждаются.

Повторить тот же эксперимент с молекулами нельзя — из-за их сложной формы до сих пор удавалось охладить молекулы только до десяти милликельвинов (0,01 К).

В новом исследовании физики нашли способ охладить молекулы до еще более низкой температуры с помощью созданной в конце XX века ловушки для атомов — только вместо атомов в новом эксперименте ее переделали для молекул.

Принцип работы классической версии ловушки заключается в том, что устройство избирательно пропускает самые горячие атомы и перемешивает их с холодными. Горячие забирают излишки энергии из облака холодных, а затем вылетают, заставляя холодные атомы охлаждаться еще сильнее.

Исследователи частично повторили конструкцию ловушки, добавив к ней лазеры. В эксперименте участвовали атомы лития и натрия, самые горячие из которых бомбардировали облако молекул.

В результате температура в опытной установке опустилась до 200 нанокельвинов (0,0000002 K) — это рекордно низкое значение, которое в пять раз ниже пределов, налагаемых законами квантовой физики.

"Подобные методы уже давно используются для охлаждения атомов. Изначально я не был уверен в том, что наша методика сработает. Но, так как мы не знали этого наверняка, мы все равно провели эксперимент. Теперь мы точно можем сказать, что для молекул из лития и натрия этот подход работает. Подойдет ли он для других веществ, нам еще предстоит узнать", - говорит Вольфганг Кеттерле, ведущий автор исследования