Niezwykle długie wiązanie chemiczne łączące sód i potas oraz wyjątkowo niska temperatura – o zaledwie 134 miliardowe części stopnia Celsjusza wyższa od zera absolutnego – to jedne z aspektów poruszonych przez autorów publikacji zamieszczonej w Nature. Jak wyjaśniają, nigdy przedtem nie udało się dokonać czegoś podobnego.
Czytaj też: Fale przechodzą przez ten materiał w niespotykany wcześniej sposób. Niebywała obserwacja
Zero absolutne to najniższa temperatura występująca w całym wszechświecie. Wynosi -273,15 stopnia Celsjusza, a fizycy regularnie zbliżają się do tej wartości, ponieważ w skrajnie niskich temperaturach z atomami dzieją się naprawdę intrygujące rzeczy. Niektóre materiały wykazują w takich warunkach nadprzewodnictwo, natomiast w innych atomy niemal kompletnie przestają się poruszać.
W przypadku naukowców stojących za tytułowym eksperymentem chodziło o zgłębienie tajemnic mechaniki kwantowej. Jej założenia są szczególnie uwydatnione w niskich temperaturach. Dochodzi do tego możliwość prowadzenia symulacji kwantowych, które również wymagają takich warunków.
Cząstka została zaobserwowana w temperaturze o zaledwie 134 miliardowe części stopnia Celsjusza wyższej od zera absolutnego
Problem polega na tym, że im bardziej rozbudowany układ, tym trudniej go kontrolować. Idzie za tym ograniczona liczba stanów kwantowych, co oczywiście nie jest mile widziane. Rozbudowane cząsteczki stwarzają większe możliwości, ale zarazem zwiększają poziom trudności. Chińscy naukowcy próbowali przełamać impas i wdrożyli wieloetapowy proces chłodzenia.
Wykorzystali chłodzenie laserowe, w którym atom pochłania światło pochodzące ze skierowanej na niego wiązki. W efekcie wchodzi we wzbudzony stan kwantowy i uwalnia energię, aby powrócić do stanu podstawowego. Bardzo istotny jest w tym przypadku fakt, że uwalnianej przez niego energii jest nieco więcej niż pochłanianej, przez co dochodzi do spadku jego temperatury.
Czytaj też: Obliczenia kwantowe w wyjątkowo wysokiej temperaturze. To kluczowy krok dla tej technologii
Niestety, przy cząsteczkach naukowcy mają znacznie twardszy orzech do zgryzienia. Fizycy stojący za najnowszymi ustaleniami wykorzystali mieszaninę atomów sodu i potasu, na którą skierowali promieniowanie mikrofalowe. W takich okolicznościach molekuły zostały schłodzone do temperatury o zaledwie 134 miliardowe części stopnia Celsjusza wyższej od zera absolutnego.
Jak wyjaśniają członkowie zespołu badawczego, ich czteroatomowa cząsteczka ma wiązanie centralne 1000 razy dłuższe niż wiązanie występujące między atomami sodu i potasu. Do jej powstania doszło w temperaturze ponad 3000 razy niższej niż w przypadku jakiejkolwiek wcześniej utworzonej cząsteczki czteroatomowej. Poczynione postępy powinny mieć praktyczny wymiar, ponieważ mówi się o wpływie na badania poświęcone na przykład nadprzewodnikom działającym w wysokich temperaturach. Te byłyby na wagę złota, ponieważ miałyby wiele zastosowań, a utrzymanie ich wyjątkowo przydatnego stanu stałoby się zdecydowanie łatwiejsze, niż do tej pory.
