Физики научились охлаждать отрицательные ионы

Немецкие физики за две минуты охладили облако отрицательных ионов кислорода от 13000 до 3800 кельвин, отсеивая «горячие» ионы с помощью лазера. Поскольку для отрицательных ионов стандартные методы охлаждения не работают, этот результат является своеобразным рекордом.

Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics.

В настоящее время экспериментаторы отлично умеют получать ультрахолодные газы, состоящие из отдельных атомов или положительно заряженных ионов. Как правило, температура таких газов находится на уровне нескольких десятых или сотых долей кельвина, а в некоторых случаях опускается ниже одной миллионной кельвина. Чтобы добиться таких низких температур, ученые полагаются на лазерное охлаждение, а точнее — на эффект Доплера и спонтанное комбинационное рассеяние. Грубо говоря, с помощью лазера физики возбуждают атомы и заставляют их терять энергию.

К сожалению, для отрицательных ионов (анионов) стандартные методы лазерного охлаждения не подходят. В самом деле, чтобы получить отрицательный ион, нужно присоединить к атому один или несколько дополнительных электронов. Поскольку потерять такие электроны очень легко, возбужденные состояния большинства анионов нестабильны. Проще говоря, если посветить на такой ион с помощью лазера, он просто развалится (а не замедлится, как это происходит с положительно заряженными ионами). Ситуацию еще больше осложняет тот факт, что стартовая температура ионов, пойманных в ловушку, обычно составляет около десяти тысяч градусов.

В то же время, с помощью ультрахолодного газа анионов можно охлаждать другие отрицательные частицы — достаточно погрузить частицы в «ванну» из ультрахолодного газа и немного подождать. В частности, это один из немногих способов получить холодную антиматерию, необходимую для сверхточной проверки слабого принципа эквивалентности. Поэтому научиться охлаждать облака анионов очень важно.

Группа физиков под руководством Албана Келлербауера (Alban Kellerbauer) обратила хрупкость анионов на пользу и всего за две минуты охладила их до температуры 3800 кельвин. Для этого ученые воспользовались методом, который около тридцати лет назад предложила французский физик Энн Крубилье (Anne Crubellier).

Подробнее
Пожалуйста, оцените статью:
Пока нет голосов
Источник(и):

N+1