Ученые 20 лет пытались обнаружить необычное квантовое состояние материи. Теперь они доказали существование противоточной сверхтекучести, которая открывает новые горизонты в квантовой физике.
Физики впервые подтвердили существование противоточной сверхтекучести — уникального квантового состояния материи. В этом состоянии два компонента, например, атомы с разными спинами, текут в противоположных направлениях, сохраняя идеальную связь. При этом система остается неподвижной и несжимаемой.
Противоточная сверхтекучесть может помочь ученым лучше моделировать сложные квантовые системы в экстремально холодных условиях. Исследование, опубликованное в журнале Nature Physics, станет основой для новых технологий и открытий в квантовой физике.
Сверхтекучесть впервые обнаружили в 1930-х годах у жидкого гелия. Это явление позволило создать низкотемпературные технологии, включая лазерное охлаждение. Ученые предсказывали существование противоточной сверхтекучести более 20 лет, но только сейчас смогли доказать ее наличие.
В эксперименте физики использовали атомы рубидия — 87 с различными состояниями спина. Атомы охладили почти до абсолютного нуля ( — 273,15 °C) и подвергли воздействию лазерного света, который удерживал их в фиксированных положениях. Это привело к образованию изолятора Мотта — материала, который теоретически проводит электричество, но на практике не проводит из-за локализации частиц.
Управляя взаимодействиями между атомами, ученые создали состояние, в котором два типа атомов двигались в противоположных направлениях, оставаясь идеально сбалансированными. Это подтвердило наличие противоточной сверхтекучести.
С помощью квантового газового микроскопа физики наблюдали отдельные атомы и зафиксировали их противоположные движения. Когда один атом двигался в одном направлении, другой с противоположным спином двигался в обратном.
Открытие противоточной сверхтекучести станет ключевым для разработки новых квантовых технологий и дальнейшего изучения квантовых систем.
