Ученые получили новое состояние материи, заставив гигантские «атомы» поглотить другие меньшие атомы

Атом Райдберга

Внутри атома любого вещества, несмотря на его крайне малые размеры, присутствует достаточно большое количество пустого пространства, самое большое количество которого приходится на промежуток, разделяющий ядро и нижний электронный слой. Но недавно, ученые из США и Австрии заполнили некоторые пустые промежутки структуры атома и получили новую форму материи в виде гигантских «атомов», заполненных другими атомами. Созданный учеными гигантский атом носит название полярона Райдберга, его размер составляет несколько сотен нанометров, что в тысячу раз больше размера атома водорода.

Для создания атома Райдберга ученые из Венского технологического университета, университета Райс и Гарвардского университета использовали конденсат Бозе-Эйнштейна. Это экзотическое состояние материи формируется, когда атомы вещества охлаждаются до температуры, очень близкой к температуре абсолютного нуля. При такой температуре тепловое движение атомов практически прекращается и все они начинают синхронно колебаться, демонстрируя весьма необычное коллективное поведение. Отметим, что конденсат Бозе-Эйнштейна уже не раз использовался учеными для создания весьма и весьма экзотических форм материи, таких, как сверхтвердые частицы, экситониум и материя с отрицательной массой.

В данном случае конденсат Бозе-Эйнштейна состоял из атомов стронция. После процедуры охлаждения ученые использовали свет лазера для того, чтобы привести один из атомов в возбужденное состояние, в котором он от избытка энергии теряет один электрон. Этот электрон начинает вращаться вокруг иона-ядра на гораздо большем расстоянии, чем это делают электроны в обычных условиях. И такая система уже представляет собой атом Райдберга.

Орбита движения отделившегося электрона настолько широка, что в ее пределах могут поместиться другие атомы стронция. Ученым удалось заметить атом Райдберга, внутри которого было заключено 170 других атомов. Количество поглощенных атомом Райдберга других атомов зависит от энергии накачки, т.е. от радиуса орбиты электрона, и от плотности исходного конденсата Бозе-Эйнштейна.

Так же ученые заметили, что атомы, поглощенные атомом Райдберга, хоть и взаимодействуют друг с другом, но делают это очень и очень слабо. Электрон этого атома тормозится встречающимися на его пути нейтральными атомами и движется настолько медленно, что уже не может перейти в любое другое энергетическое состояние. Когда ученые произвели расчет математической модели такой системы, они нашли, что слабое взаимодействие атомов уменьшает суммарную энергию системы, которая расходуется на образование взаимосвязей между атомами, заключенными внутри атома Райдберга.

Интересен и необычен тот факт, что в данном случае электрически нейтральные атомы связываются и удерживаются в виде единого целого одним электроном. И это указывает на то, что атом или полярон Райдберга представляет собой новую форму материи, которую, после тщательного изучения, можно будет использовать в науке и которая может стать основой будущих экзотических технологий.

Share Button

Материалы по теме:

Самые быстро вращающиеся частицы на свете помогают ученым проверить пределы фундаментальной физики
Ученые из университета Пурду (Purdue University) создали систему из наночастиц, которые вращаются со скоростью порядка миллиарда оборотов в секунду, что является на сегодняшний день ...
Ученые впервые обнаружили магнитные монополи в среде холодного квантового газа
Известно, что магниты, имеющие форму шара, прямоугольника или подковы, всегда имеют по два магнитных полюса. И если разделить магнит на две части, вы получите ...
Новый тип камуфляжного материала скроет вас от взора тепловых камер
В фантастическом фильме "Хищник" герой Арнольда Шварценеггера скрывался от "теплового зрения" пришельца, обмазавшись слоем мокрой и холодной грязи. Но если бы он использовал новый ...
Машины-монстры: Огромный CMOS-датчик от компании Canon, который используется для «охоты» за метеорами
Известная компания Canon впервые продемонстрировала свои новые сверхчувствительные CMOS-датчики еще в 2010 году, размеры таких датчиков составляют 202 на 205 миллиметров, что приблизительно в ...
Начат процесс модернизации, который выведет Большой Адронный Коллайдер на качественно новый уровень
Большой Адронный Коллайдер, который и так является самым большим и мощным ускорителем частиц на сегодняшний день, через некоторое время обретет новые способности, которые позволят ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика