Загадки охолодження

Загадки охолодження
Оскільки ми, люди, великі і теплі, то нам важко зауважити дію правил квантової механіки. Тому фізики за допомогою лазерів охолоджують атоми до однієї трильйонної кельвіна. Тоді вони рухаються достатньо повільно, а правила квантового світу стають видимими – пише Кармела Падавіц-Каллаган у журналі Scientific American.

Однак коли ми намагаємося повторити те саме з часточками, збудованими з двох чи більше атомів, то наштовхуємося на труднощі: ультрахолодні часточки підступно нагріваються, втікаючи з поля зору дослідників. Це явище навіть дістало назву “втрата ультрахолодних часточок”.

Юн Йе, фізик з Університету Колорадо, що у Боулдері, і піонер досліджень у цій царині, пояснює, що здатність до обсервації та контролю за ультрахолодними часточками полегшила б науковцям створення квантових машин. Та несподіване нагрівання часточок є значною проблемою. Під час експериментів Йе зауважив, що це явище, найімовірніше, пов’язане із хімічними реакціями часточок, а отже, з процесом, де домінує хімія, а не фізика.

Механізм явища нещодавно пояснила у Nature Physics інша група дослідників. Йу Лью з Гарвардського університету, який є співкерівником тієї групи, розповів, що їхньою метою було дослідження того, як відбуваються самі хімічні реакції. І додав: “Те, що ми побачили під час експериментів, виявилося відповіддю на питання” про причини втрати ультрахолодних частинок. Дослідники зуміли сповільнити хімічні реакції між часточками так, що вдалося побачити їхню перехідну стадію, так званий комплекс, який проявляється ще до того, як часточки перетворюються на продукти реакції. Оскільки часточки за посередництвом електричних сил співдіють зі світлом, група використала лазер, щоб унеможливити їхню втечу.

За кімнатної температури комплекс існує надто коротко, щоб його можна було зауважити. За низької все відбувається повільніше, але це має свою ціну: є достатньо часу, щоб ультрахолодна структура мала шанс співдіяти зі світлом, яке утримує її в сталій позиції. Саме цей процес спричиняє нагрівання часточок, призводячи до того, що деякі з них набувають помітно вищої температури.

Знаючи про появу такого впливу, фізики можуть уникати використання лазерів, випромінювання яких збуджує комплекс. З іншого боку, сама можливість співдії комплексу зі світлом є багатонадійною. Нандіні Мухерджі, хімічка із Стенфордського університету, яка не брала участі в описаних дослідженнях, пояснює, що аналіз властивостей комплексу “давно вже є метою праць, які повинні з’ясувати механізми реакцій”.

Лью анонсує, що група планує використати лазерне випромінювання для того, щоб повністю контролювати хід таких реакцій. Другий із головних авторів, Мінґ-Джанґ Гу (також з Гарварду), додає, що розуміння процесу може нарешті пояснити, як правила квантової механіки впливають на різний хід реакцій за температури, близької до безумовного нуля, і за кімнатної температури. Як видно, вирішення загадки, яка віддавна нуртувала фізиків, дозволить отримати значно більше інформації з царини квантової хімії.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.


З ЦИМ МАТЕРІАЛОМ ЧИТАЮТЬ


Звук землетрусу Забруднення води