Într-o primă, fizicienii observă atomi evazivi „cu rază liberă”-confirmând o teorie veche de secol despre mecanica cuantică

Pentru prima dată, oamenii de știință au observat atomi solo plutind liber și interacționând în spațiu. Descoperirea ajută la confirmarea unora dintre cele mai de bază principii ale Mecanica cuantică care au fost prezise pentru prima dată în urmă cu mai bine de un secol, dar nu au fost niciodată verificate direct.

Atomii individuali sunt notoriu dificil de observat din cauza naturii lor cuantice. Cercetătorii nu pot, de exemplu, să cunoască atât poziția unui atom, cât și viteza acesteia în același timp, din cauza unei ciudății cuantice. Dar folosind anumite tehnici laser, au capturat Imagini cu nori de atomi.

„Este ca și cum ai vedea un nor pe cer, dar nu și moleculele individuale de apă care alcătuiesc norul” Martin Zwierleinfizician la MIT și coautor al noii cercetări, a spus într-un declaraţie.

Noua metodă merge cu un pas mai departe, permițând oamenilor de știință să capteze imagini cu atomi „cu rază liberă” în spațiu liber. În primul rând, Zwierlein și colegii săi au ridicat un nor de atomi de sodiu într -o capcană liberă la temperaturi ultracolate. Apoi, au împușcat o rețea de lumină laser prin nor pentru a îngheța temporar atomii în loc. Un al doilea laser fluorescent a luminat apoi pozițiile atomilor individuali.

Înrudite: Poate exista un univers „oglindă întunecată” în cadrul nostru în care atomii nu au reușit să se formeze, sugerează un nou studiu

Atomii observate aparțin unui grup numit bosoni. Aceste particule împărtășesc aceeași stare mecanică cuantică și, ca urmare, se comportă ca o undă, adunând împreună. Acest concept a fost primul Propus de fizicianul francez Louis de Broglie în 1924 și ulterior a devenit cunoscut sub numele de „val de broglie”.

Destul de sigur, Bosons Zwierlein și echipa sa au observat că au afișat comportamentul de valuri de Broglie. Cercetătorii au capturat, de asemenea, imagini cu fermii de litiu – un tip de particule care respinge particule similare, mai degrabă decât să se îmbine.

Rezultatele au fost publicate pe 5 mai în jurnal Scrisori de recenzie fizică. Alte două grupuri au raportat că au folosit o tehnică similară pentru a observa perechi de bosoni și fermioni în același număr al jurnalului.

„Suntem capabili să vedem atomi singuri în acești nori interesanți de atomi și ceea ce fac ei în raport între ei, ceea ce este frumos”, a spus Zwierlein.

În viitor, echipa intenționează să utilizeze noua tehnică-numită „microscopie rezolvată cu atom”-pentru a investiga alte fenomene mecanice cuantice. De exemplu, îl pot folosi pentru a încerca să observe „efectul cuantic al sălii”, în care electronii se sincronizează sub influența unui câmp magnetic puternic.

Joanna Thompson este jurnalistă și alergătoare științifică cu sediul în New York. Ea deține un BS în Zoologie și o licență în scrierea creativă de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord, precum și un master în jurnalism științific din programul de știință, sănătate și raportare de mediu din NYU. Găsiți mai multe lucrări în științific american, The Daily Beast, Atlas Obscura sau Audubon Magazine.