Британски физици охладиха молекули под лимита на Доплер

Учените от Имперския колеж в Лондон откриха нов начин за замразяване на молекулите до рекордно близка до абсолютната нула температура.

За охлаждането на елементарна частица, атом или молекула, е необходимо тя да бъде забавена. Един от методите да се направи това е да се използва начина, по който атомите адсорбират и излъчват кванти светлина, губейки при този процес част от импулса. Лазерът, настроен на точно определена честа, облъчва атомите, хванати в магнитно поле в ограничено пространство. Ако честотата е правилно избрана, атомът може да адсорбира фотон. Тогава един от неговите електрони преминава към по-високо енергийно ниво, а след това, при завръщането си на старото ниво, излъчва фотон със случайно направление и с по-голяма енергия.

Тази емисия на фотоните намалява импулса на атомите и постепенно ги забавя. Процесът се нарича доплерово охлаждане и може да охлади частиците до такива нива, че енергията, изгубена при излъчването на фотона да се изравни с енергията, която атомите получават от лазера.

Още преди десетилетия физиците използваха доплерово охлаждане, за да намалят температурата на атомите под лимита на Доплер и да постигнат температури до 50 трилионни от Келвина. Но досега никой не можеше да направи това с молекули.

Британските учени използваха молекули на калциевия монофлуорид, хванати в магнитно-оптичен капан. По този начин молекулите бяха охладени до лимита на Доплер. За да се постигне още по-голям ефект, се използва сизифовото охлаждане – частицата се лишава от импулса с помощта на два лазера. По този начин температурата на молекулите бе понижена до 50 микрокелвина или 50 милионни от един градус по Келвин. Предишният рекорд бе 400 микрокелвина.

Забавянето на частиците разкрива един съвсем нов свят, даващ възможност за изучаване на тяхното поведение с непознати досега подробности. Science Alert добавя, че учените се интересуват преди всичко от силите, които ги удържат заедно.