Новых рекордно низких температур учёным удастся достигнуть с помощью "атомных холодильников".
Максимальная температура, до которой учёным удавалось охладить вещество, была на несколько миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля (–273,15 ˚С). С новым подходом, предлагаемым Маркусом Грайнером из Гарвардского университета и его коллегами, «дельта» может быть превзойдена в 10–100 раз, то есть конечная температура будет выше абсолютного нуля на десяти- или стомиллиардные доли градуса Цельсия.
Идею можно сравнить с принципом работы холодильника, удаляющего излишки тепла с помощью хладагента, который «всасывает» тепло, а затем вместе с ним выводится наружу. В данном случае роль охлаждающего вещества играют лазеры, устраняющие более тёплые атомы.
Вначале учёные настроили лазеры так, чтобы они заставляли атомы рубидия испускать больше энергии, чем поглощать. Это была первичная стадия охлаждения. Поскольку лазер оказывает некоторое давление на атомы, стало возможным перемещать и удалять их. Исследователи ещё сильнее охладили рубидий методом испарения — подобно тому как теряет тепло чашка кофе, избавляясь от самых разогретых частиц.
Наконец, на финальном этапе была применена оптическая решётка, которая получается за счёт интерференции лазерных пучков, идущих в противоположных направлениях. Когда два атома сталкиваются в пределах оптической решётки, возбуждение одного из них «гасится». После этого остаётся удалить более возбуждённый атом, температура которого выше.
Г-н Грайнер и его команда экспериментально доказали возможность сверхмощного охлаждения, хотя для полноценного осуществления процесса понадобятся лазеры с большей длиной волны.
Исследование, результаты которого опубликованы в журнале Nature, поможет изучить такие явления, как сверхпроводимость, будет способствовать развитию технологии квантовых компьютеров и, возможно, продемонстрирует новые состояния материи, считает г-н Грайнер.
