Okazuje się bowiem, że zespół fizyków ze Stanów Zjednoczonych uchwycił obrazy pojedynczych atomów poruszających się swobodnie w przestrzeni. Jeszcze raz należy tutaj podkreślić — dotychczas takie zachowanie naukowcy znali tylko od strony teoretycznej. Teraz możemy to zobaczyć na własne oczy. Co jednak ważne, to osiągnięcie otwiera nowe możliwości badania wielu nieuchwytnych dotąd zjawisk kwantowych i zachowania samej materii w najmniejszej skali.
Za sukcesem naukowców z MIT stoi nowatorski system obrazowania nazwany mikroskopią rozdzielczo-atomową. W ramach tej techniki naukowcy najpierw tworzą zamkniętą chmurę atomów, które mogą się w niej swobodnie poruszać. Na kolejnym natomiast etapie naukowcy podświetlają atomy światłem laserowym, dosłownie zamrażając je w miejscu. Dzięki temu badacze są w stanie uchwycić ich położenie z wysoką dokładnością. W ten sposób można obserwować pojedyncze atomy tworzącą tę chmurę atomów i — co ważne — można analizować ich wzajemne oddziaływania.
Czytaj także: Stworzyli superfoton, a później zostawili na nim odcisk. Ten eksperyment będzie miał poważne konsekwencje
Warto tutaj podkreślić, że naukowcy wykorzystali już tę samą technikę do obserwacji kondensatu Bosego-Einsteina, czyli stanu materii, w którym bozony — jeden rodzaj cząstek fundamentalnych — grupują się w tym samym stanie kwantowym. Tego samego zresztą dokonano w przypadku fermionów, innego rodzaju cząstek fundamentalnych. Wszystkie uzyskane w ten sposób spostrzeżenia pogłębiają naszą wiedzę na temat tego, jak cząstki zachowują się w ekstremalnych warunkach kwantowych.
Dotychczas istniejące techniki obrazowania pozwalały naukowcom jedynie na oglądanie ogólnego kształtu lub gęstości chmur atomowych. Przypominało to obserwowanie zarysu chmury na niebie bez możliwości rozróżnienia poszczególnych cząsteczek wody, z których się składa. Nowa metoda fundamentalnie zmieniła tę sytuację. Teraz bowiem możemy obserwować poszczególne atomy i badać ich ruch oraz interakcje, w które wchodzą z innymi atomami.
Czytaj także: Osiągnęli rzadko spotykany stan kwantowy. Tamtejsza temperatura była niemal najniższa we wszechświecie
Jeżeli weźmiemy pod uwagę fakt, że jeden atom ma rozmiar dziesiątej części nanometra, czyli jest milion razy mniejszy od grubości ludzkiego włosa, to zrozumiemy, jak dużym wyzwaniem jest wykonanie obrazu tak mikroskopijnej cząstki i dlaczego tak długo trzeba było czekać na stworzenie technik, które na to w ogóle pozwalają.
Już teraz naukowcy pracują nad podniesieniem poziomu trudności swoich obserwacji. W ramach przygotowywanych projektów badacze będą chcieli uchwycić zachowania elektronów pod wpływem pól magnetycznych, testując zagadnienia z tak zwanej fizyki kwantowej Halla. Wiele z tych zachowań opisywano dotychczas jedynie za pomocą skomplikowanych równań, teraz będziemy mogli je po prostu zobaczyć. Najciekawsze odkrycia zatem dopiero przed nami.