WRÓĆ DO STRONY
GŁÓWNEJ
Nauka

W jaki sposób przebiega zamiana wody w lód w warunkach kwantowych?

Wrzucając do zamrażarki pojemnik z wodą, uzyskamy bryłę lodu. Niedawno naukowcy osiągnęli podobną zmianę stanu przy użyciu chmur niezwykle zimnych atomów. 

Zespół badawczy odkrył, że można przemieszczać te materiały kwantowe, aby przechodzić między „fazami dynamicznymi”. W praktyce oznacza to przeskakiwanie między dwoma stanami, w których atomy zachowują się w zupełnie inny sposób. Cały proces przebiega nagle i przypomina przejścia fazowe obserwowane w sytuacjach takich jak woda zamieniająca się w lód. Ale w przeciwieństwie do wykorzystania zamrażarki, tutaj atomy ciągle się zmieniają i ewoluują w czasie.

Czytaj też: Atomowa wiązka ściągająca chwyta atomy do pamięci kwantowej

Naukowcy zaobserwowali podobne przejścia wcześniej w ultrazimnych atomach, ale tylko wśród kilkudziesięciu naładowanych atomów lub jonów. W tym przypadku rewolucyjny jest fakt, że autorzy eksperymentu wykorzystali chmury złożone z dziesiątek tysięcy nienaładowanych fermionów. Nie chcą one dzielić swojej przestrzeni z innymi atomami, co może utrudniać ich kontrolowanie.

Aby to zmienić, badacze schłodzili gaz złożony z obojętnych atomów potasu do zaledwie ułamka stopnia powyżej zera absolutnego. Następnie ustawili atomy tak, aby wszystkie ich „spiny” były skierowane w tym samym kierunku. Kiedy naukowcy zwiększyli siłę interakcji między tymi atomami, przestały zachowywać się jak nieuporządkowane jednostki, a bardziej jak kolektyw. Wtedy też przestały być niezależne. Dzięki odpowiednim poprawkom odkryto również, że da się cofnąć te zmiany, powodując, że zarówno zsynchronizowane, jak i nieuporządkowane atomy powrócą do stanu początkowego.

[Źródło: phys.org; grafika: JILA]

Czytaj też: Laserowy komputer kwantowy, oparty jedynie o pięć atomów