С юных лет нас учат, что атомы являются строительными блоками материи и что они слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Тем не менее, внутри атома все еще много пустого пространства, ученые из Австрии и США восполнили некоторые из этих пробелов. Это привело к новому состоянию материи в форме гигантских атомов, заполненных другими атомами.
Существует некоторое пространство между ядром атома и электронами, которые его вращают. Расстояние этой орбиты зависит от типа рассматриваемого атома. Имея несколько сотен нанометров в поперечнике, атом Ридберга получил прозвище гигантский атом. Это более чем в тысячу раз больше атома водорода.
(Источник: правда)Чтобы проверить, можно ли заполнить эти гигантские атомы другими атомами, исследователи из TU Wien, Университета Райса и Гарварда начали с конденсата Бозе-Эйнштейна. Это состояние достигается, когда атомы остывают чуть выше абсолютного нуля. Это замедляет их, и они начинают собираться вместе.
Отправной точкой было облако атомов стронция. После охлаждения до конденсата Бозе-Эйнштейна команда запитала один из атомов с помощью лазера, который поднимает один электрон в атоме до сильно возбужденного состояния. Электрон начинает вращаться вокруг ядра на гораздо большем расстоянии, создавая ридберговский атом.
(Источник: pixabay)Новая орбита настолько велика, что могут войти другие атомы стронция. Команда смогла вписать 170 атомов в один атом Ридберга. Но это число может меняться в зависимости от радиуса Ридберга и плотности конденсата.
Атомы взаимодействуют друг с другом, но очень слабы. Электрон от ридберговского атома не рассеивается нейтральными атомами на пути, и электрон не переводится в другое состояние. Запустив компьютерное моделирование, команда обнаружила, что взаимодействия были слабыми и уменьшили общую энергию системы, сформировав связь между гигантским атомом и самым маленьким внутри него.
(Источник: Scientific American)«Атомы не несут электрического заряда, поэтому они оказывают только минимальную силу на электрон», – говорит Шухей Йошида, соавтор исследования. «Это очень необычная ситуация. Обычно мы имеем дело с заряженными ядрами, связывая электроны вокруг них. Здесь у нас есть электрон, который соединяет нейтральные атомы.
«Для нас это слабо связанное новое состояние вещества – это потрясающая новая возможность исследовать физику ультрахолодных атомов», – говорит Йоахим Бургдёрфер, соавтор исследования. «Таким образом, можно проверить свойства конденсата Бозе-Эйнштейна в очень малых масштабах с очень высокой точностью».
Хотя связь слабая, это все же означает, что это новое состояние материи и что это действительно захватывающая перспектива.
