Физики смогли реализовать экранирование холодных молекул с помощью постоянного электрического поля в трехмерном газе. Они убедились, что в этом случае упругие столкновения молекул доминируют над неупругими, и применили это для демонстрации охлаждения испарением до температур, близких к температуре вырождения газа.

Исследование опубликовано в Nature Physics.

Изучение холодных квантовых газов открывает дорогу к наблюдению необычных коллективных эффектов. Наибольший прогресс был достигнут с атомными газами, поскольку с ними работать проще всего. Однако атомные газы уступают газам, состоящим из молекул по ряду причин. Например, полярные молекулы обладают большим электрическим дипольным моментом и богатой энергетической структурой, поэтому экзотические коллективные эффекты с их участием были бы сильнее и разнообразнее.

Однако проблема заключается в том, что для наблюдения этих эффектов энергия, переданная газу, должна распределяться по нему равномерно через упругие столкновения. Однако при условиях, в которых существуют квантовые газы, доминируют неупругие столкновения, которые приводят к распаду молекул.

Проблему пытаются решать уменьшением размерности газа, а также с помощью экранирования постоянными электрическими полями или с помощью микроволнового излучения. Однако на сегодняшний день ни в одной из работ не изучены упругие столкновения в объемных трехмерных газах.

Группа физиков из США и Франции при участии Гульвена Кеменера (Goulven Quéméner) смогла создать условия, при которых упругие рассеяния в трехмерном молекулярном газе оказались доминирующими по отношению к неупругим за счет экранирования электрическим полем.