Чрезвычайно холодные атомы не поддаются энтропии и отказываются нагреваться

Неоднократно заряжая коллекцию ультраколодных атомов должна разрушать их коллективную структуру, но квантовые эффекты, по -видимому, противодействуют процессу.

Конечной судьбой любой физической системы должна быть «термизация», процесс, с помощью которого все нагревается и становится ровным и безличным, как ледяная скульптура стать лужкой воды. Интуитивно, мы бы предположили, что неоднократно бросание камней в скульптуру может только ускорить этот процесс, но Ханнс-христоф Несерл в Университете Инсбрука в Германии, и его коллеги провели эксперимент, который по сути сделал это с некоторые из самых холодных атомов на планете и не видел их термилиз.

«Мы ожидали увидеть наоборот», – говорит Несгерл. Исследователи использовали около 100 000 атомов цезиума, которые они охладили в пределах миллиардов степени Абсолютный ноль Удавив их лазерами и электромагнитными силами – при этой температуре поведение атомов полностью квантово. Команда организовала атомы на тысячи трубок толщиной один атом. Затем они начали «пинать» их, снова и снова сияв дополнительный лазерный импульс на атомах.

Поскольку эти удары дали атомам дополнительную энергию, они должны были заставить их нагреваться и улететь с различными скоростями. Член команды Янлиан Го говорит, что они никогда не видели, чтобы это произошло, даже когда он и его коллеги пытались нанести удары с разными сильными сторонами и изменили то, как сильно атомы взаимодействовали друг с другом. Атомы продолжали двигаться с очень похожей скоростью, как будто они все «заморожены» только в одно квантовое состояние.

Идея Квантовые частицы, бьющие термизацию это не новое – это датируется 1950 -м годами – и вопрос о том, когда это может произойти, давно питался дебаты физиков. Член команды Manuele Landini говорит, что предыдущие эксперименты, в которых изучалось, как удар, влияет на атомы, обнаружили, что они в конечном итоге это делают, но эксперимент его команды исследует различный диапазон параметров, поэтому он, возможно, запечатлел по -настоящему новую физику.

Математические теории происходящего также сложны и конфликтуют. Адам Рансон В Университете Лилля во Франции говорится, что расчет, будет ли нагреться взаимодействующие атомы, настолько сложно, что исследователи часто могут завершить только расчеты для двух или трех атомов. Существуют идеи о том, как квантовые состояния атомов, которые очень сильно взаимодействуют, могут перекрываться как правильным способом создания состояния, которое не поглощает энергию, но, по его мнению, картина неполна.

Эксперименты, подобные новому, могут действовать как квантовые симуляторы Это может пойти дальше, но Рансон говорит, что некоторые сильные стороны удара и взаимодействия еще предстоит изучить.

Роберт Коник В Брукхейвенской Национальной лаборатории в Нью -Йорке работала над математической моделью системы, подобной той, которая в новом эксперименте, которая предсказывала странное поведение атомов. Он говорит, что идентификация систем, которые не продолжают поглощать энергию от ударов, также может вдохновлять на новые квантовые технологии. Это связано с тем, что квантовое состояние, которое застряли атомы, становится долговечным и может быть надежно использовано для определения или хранения информации. «Термализация – это всегда поцелуй смерти к квантовым эффектам», – говорит он.

Исследователи уже работают над последующими экспериментами, чтобы организовать атомы в более толстые трубки и позволяют им перемещаться между различными трубками, чтобы увидеть, может ли это «разморозить» их скорости.