Команда физиков из университета Отаго в Новой Зеландии создала ловушку-манипулятор для ультрахолодных атомов в виде оптического пинцета. Эксперимент был поставлен с целью разобраться в атомных взаимодействиях, которые принимают совершенно неожиданный характер при температурах, близких к абсолютному нулю.

«Потенциальных областей применения для такой технологии может быть очень много. В будущем можно будет создавать новые инструменты для изучения микроскопических структур или сверхчувствительные датчики, способные фиксировать минимальные изменения в магнитных полях», — сообщает ведущий автор нового исследования Нильс Кьергор (Niels Kjaergaard).

Рис. 1. Физики использовали особую технологию для разделения облака из ультрахолодных атомов рубидия на 32 дочерних облака, разделённых в пространстве расстоянием почти в половину сантиметра (иллюстрация University of Otago).

Статья с описанием работы новозеландских учёных была опубликована в журнале Optics Letters.

В рамках эксперимента Кьергор и его коллеги использовали особую технологию для разделения облака из ультрахолодных атомов рубидия на 32 дочерних облака, расстояние между которыми составляло почти половину сантиметра.

Рис. 2. Команда исследователей: доктор Амита Деб, Нильс Кьергор и Крис Робертс (фото University of Otago).

«Точность исполнения нашего эксперимента можно сравнить с тем, как если бы человек голыми руками разделил снежинку на две равные половины. Удивительно, что мы можем управлять столь тонкими структурами на относительно крупных расстояниях», — говорит Кьергор.

Рис. 3. Точность исполнения эксперимента была столь высокой, как будто человек голыми руками разорвал снежинку на две равные половины (фото University of Otago).

Внутри экспериментальной установки располагаются вертикальные и горизонтальные лазерные лучи, через которые проходят акустические волны, контроль над которыми осуществляет отдельная система. Лазеры не только захватывают, но и управляют атомами рубидия, расщепляя облака частиц и вновь их сталкивая.

Рис. 4. Учёные называют свой эксперимент полной противоположностью БАКу: если последний разгоняет частицы до скоростей, близких к световой, то оптический пинцет Кьергора, опустив температуру почти до предела, заставляет всё вокруг двигаться очень медленно (иллюстрация University of Otago).

Авторы исследования называют свой эксперимент полной противоположностью Большому адронному коллайдеру: если последний для достижения необходимых результатов разгоняет частицы до скоростей, близких к световой, то коллеги Кьергора, опустив температуру почти до предельной, заставляют все атомы двигаться очень медленно.

«Мы сталкивали облака рубидия на пешеходной скорости — почти метр в секунду», — рассказывает физик в пресс-релизе.

О непосредственных открытиях, связанных с экспериментом, команда не сообщает.

Тем не менее, сама технология замедления и расщепления атомных облаков разработана с такой высокой точностью, что в дальнейшем эта методика может стать полезным инструментом, в том числе и для фундаментальных исследований.