Квантова физика: Направете три от три

Първото наблюдение на ново състояние на материята успя

Апарат за генериране на щат Ефимов © Виенски университет
чете на глас

За пореден път учените от квантовия свят разкриха една от своите тайни: Експерименталните физици успяха за първи път да наблюдават така наречените състояния на Ефимов. В същото време, както теоретично е предсказано преди повече от 35 години от руснака Витали Ефимов, три наистина "свързващо-срамежливи" частици се комбинират, за да създадат ново състояние на материята. Сега тя успя, както съобщава списанието Nature в настоящия си брой.

Проблемът с трите частици

Да се ​​опише математически взаимодействието на три обекта се счита за трудна задача във физиката. Изчисляването на орбитите на три взаимно привличащи се небесни тела след откритията на Йоханес Кеплер и Николай Коперник се оказа един от по-трудните математически проблеми. Следователно физиците говорят за проблема с три тела.

Тогава беше още по-изненадващо, когато руснакът Витали Ефимов описа тристепенни системи в квантовия свят в началото на 70-те години, теоретичното решение на които беше изумително просто. Той пророкува, че три частици, използвайки квантовите механични свойства, могат да се комбинират, за да образуват обект, въпреки че те са двойно неспособни да образуват съединение.

Неговите на пръв поглед противоречиви прогнози бяха първоначално силно поставени под въпрос от светилата на физиката в първите години. В следващите десетилетия безброй изследователски групи по света се опитват да докажат тези мистериозни квантови състояния. Интересът на науката към това физическо явление е толкова голям, защото според Ефимов той има универсален характер.

Откриване с цезиеви атоми

В Института за експериментална физика на Университета в Инсбрук изследователите Рудолф Грим и Ханс-Кристоф Нагерл заедно с колеги от Чикагския университет за първи път успяха да докажат експериментално тези състояния на Ефимов и по този начин да напишат част от историята на физиката. Те наблюдават ултра студ газ от свободни атоми на цезий, който образува кондензат Бозе-Айнщайн при температури, близки до абсолютна нула. показ

С помощта на така наречените фешбахски резонанси, разстоянията между частиците в кондензата могат да бъдат настроени точно и по този начин да се създадат и условия за свързване на три частици според Ефимов. Получените Ефимов обекти не се наблюдават директно, а индиректно се откриват от силна загуба на частици.

Спешно положение в тройния пръстен

„Не можем да уловим тези три слабо свързани частици“, обяснява проф. Рудолф Грим. „Но косвено ние ги разглеждаме като много драстична загуба на частици в нашия ултра студен газ, когато създаваме много специфични магнитни полета. Характерното им поведение след това се проявява в Ефимов резонанс. Такъв резонанс наблюдаваме сега

Обектите на Ефимов са подобни на преплетен пръстен от три частици, в който привличат предметите, а не както обикновено за тях abzusto en. "Този пръстен означава, че трите обекта са свързани", обяснява Ченг Чин, физик от Чикагския университет. Когато преместите една от тях, другите две следват. Но ако премахнете един от тях, другите два се разпадат

В търсене на допълнителни резонанси на Ефимов

„Състоянието на Ефимов е трудно илюстрируемо явление, но в продължение на десетилетия се счита за една от най-големите тайни на квантовата механика“, казва Ханс-Кристоф N gerl. Интересът към нашите данни е изключително висок в научната общност. Сега зависи от теоретиците да задълбочат разбирането на проблема с три тела с новите ни данни. "

Междувременно експерименталните физици от Инсбрук продължават да експериментират със своите ултра студени атоми C sium и доказват други резонанси на Ефимов. Те се подкрепят от Австрийския научен фонд (FWF), Австрийската академия на науките ( AW) и Европейския съюз.

(Институт по квантова оптика и квантова информация, 16.03.2006 - НКО)