Команда ученых из Массачусетского технологического института, США, разработала уникальную методику визуализации — атомно-разрешающую микроскопию. Она позволяет «замораживать» атомы светом и фиксировать их положение с помощью тонко настроенных лазеров. Полученные изображения не только впервые запечатлели одиночные атомы вне ограниченных ловушек.
Ученые сделали фото «свободных атомов»! Вот почему это прорыв в науке
Физики из MIT впервые в истории сфотографировали одиночные атомы в свободном состоянии. Сообщается, что открытие поможет ученым напрямую наблюдать «квантовые эффекты» в реальном пространстве.
Unsplash
Ученые показали, как эти атомы взаимодействуют между собой в реальном времени.
Изображение свободных атомов /
Ученые поймали на камеру свободные атомы
Новую работу опубликовали в журнале Physical Review Letters и сопроводили аналогичными исследованиями двух других научных групп (лаборатории Нобелевского лауреата Вольфганга Кеттерле и команды из Парижа под руководством Тарика Йефсаха).
- Так, ученые продемонстрировали изображения различных квантовых частиц: бозонов и фермионов.
- Как объясняет профессор Мартин Цвирляйн, команда MIT использовала лазерную ловушку для удержания облака атомов в пространстве.
- Затем световая решетка мгновенно «замораживала» движение частиц, а другой лазер подсвечивал их положение.
Флуоресценция атомов фиксировалась специальным сенсором, создавая изображение — по сути, «портрет» квантового поведения.
Новая технология позволила наблюдать, как бозоны собираются в единое квантовое состояние — волну де Бройля, ранее известную только в теории.
Впервые физики увидели, как частицы «делят» одно волновое состояние — не в формулах, а на снимке.
- По словам соавтора исследования Ричарда Дж. Флетчера, это первый случай, когда чисто математическая модель находит реальное визуальное подтверждение: «Это напоминание, что физика — о реальных вещах. Это — существует».
Теперь эксперты планируют использовать методику для изучения еще более сложных явлений, например, квантового эффекта Холла (когда электроны в магнитном поле проявляют коллективное поведение).