Греки построили ускоритель для сверхзвукового бозе-конденсата

Греческие физики построили первый ускоритель для получения сверхзвукового бозе-конденсата, в котором время жизни конденсата совпадает со свободной ситуацией. Статья опубликована в Nature.

Современным физикам приходится измерять очень тонкие эффекты — например, чтобы зарегистрировать гравитационные волны, нужно почувствовать смещение зеркала на расстояние порядка 10−16 метра. Это в миллиард раз меньше длины волны видимого света и примерно в десять раз меньше радиуса протона. Одни из самых точных экспериментов, чувствительных к подобным эффектам — это эксперименты по интерференции ультрахолодных атомных облаков (бозе-конденсатов), которые свободно падают в поле силы тяжести. В частности, с помощью подобных установок ученые провели самые точные измерения инерции, вращения и гравитационной постоянной.

Чтобы еще сильнее уменьшить погрешность эксперимента с ультрахолодными атомами, нужно увеличить время свободного падения, в течение которого атомы остаются когерентными. Один способ увеличить это время — как можно выше поднять «коробку» с бозе-конденсатом. В реальных экспериментах ученые сбрасывают установки с высоты в несколько десятков метров, что отвечает времени падения порядка нескольких секунд (рекордная высота составляет примерно сто метров, а время падения — чуть меньше пяти секунд). Проводить такие эксперименты дорого и неудобно.

Второй способ — получить бозе-конденсат в невесомости, например, на борту метеорологической ракеты. К сожалению, такой способ еще дороже, чем способ со сбрасыванием коробки. Более того, получить первый бозе-конденсат в невесомости ученым удалось только в октябре прошлого года.

Наконец, еще один способ — компенсировать силу тяжести, удерживая атомы с помощью внешнего потенциала. Ранее физики уже создавали подобные установки — например, заставляли атомы двигаться в магнитной или оптической дипольной ловушке. Тем не менее, во всех таких ловушках стабилизация потенциала, компенсирующего силу гравитации, достигалась за счет сверхтекучести конденсата. Грубо говоря, в сверхтекучем режиме атомы не замечают неоднородности потенциала, поскольку «обтекают» их без потери энергии. Для этого конденсат должен двигаться значительно медленнее критической скорости, при которой сверхтекучесть разрушается. Поэтому атомы в таких ловушках двигались со скоростью порядка 0,1 миллиметра в секунду. В то же время некоторые эксперименты — например, гравитационные интерферометры — вынуждены работать с гораздо более быстрыми и разреженными конденсатами, поэтому для них такие ловушки не подходят.

Группа исследователей под руководством Вольфа фон Клитцинга (Wolf von Klitzing) решила эту проблему и построила миниатюрный ускоритель для бозе-конденсата.

Подробнее
Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (2 votes)
Источник(и):

N+1