Iván
17 °C
32 °C

Vonzerő taszítja a rubídiumatomokat

2006.06.19. 11:00
A párba kötött atomok néha fordított kötési energiájú molekulaként viselkednek. Erre a megállapításra jutottak osztrák fizikusok, miután a rubídiumatomok közti furcsa kötést vizsgálták az abszolút nulla fokot megközelítő hőmérsékleten.

Vonzás a taszítás által, a kvantumok világában az ilyen paradoxon is valóság lehet. Az innsbrucki egyetem és az osztrák tudományos akadémia (ÖAW) kvantumoptikai és kvantumkommunikációs intézetének (IQOQI) fizikusai a világon elsőként tudták igazolni a taszítóerő által kötött rubídiumatomok létezését.

A Rudolf Grimm és Peter Zoller az általuk irányított kísérletsorozat eredményeiről a Nature tudományos szaklap hasábjain számolnak be, írta az APA hírügynökség.

Különböző egyensúlyok

Ahhoz, hogy két részecske összetapadjon, rendszerint valamilyen vonzerőnek kell léteznie közöttük. Így a pozitív töltésű mag (protonok) a negatív töltésű elektronokat az elektromágneses erő segítségével vonzzák. Két proton között a viszonylag kis távolságon már a sokkal erősebb magerő érvényesül.

A kvantumok világában, ahol a fizikusok újabb és újabb érthetetlennek tűnő jelenségre figyelnek fel, ezen a téren is léteznek kivételek. Így hiába kellene egymást taszítaniuk a rubídiumatomoknak, éppen a taszítóerő köti őket párba. Amire Peter Zoller és munkatársai elméleti számítások alapján döbbentek rá, azt Rudolf Grimm tudta gyakorlatban igazolni.

A kísérletek során az atomokat az abszolút nulla fok közelébe hűtötték le. Ezzel úgynevezett Bose-Einstein kondenzátumot hoztak létre, olyan különleges halmazállapotot, amelynél a részecskék elveszítik az önállóságukat, és gyakorlatilag egy atomként, szinkronban rezegnek.

Néhány helyen összeszorultak

A kutatók ezt követően lézersugarak segítségével háromdimenziós rácsot fektettek az atomfelhőre. Az atomok a rács réseiben helyezkedtek el. Amit a kiértékelés során a kutatók kezdetben kiugró jelként nem tudtak hova sorolni, az elméleti szakértők bevonása után taszító kötésként azonosították. A rács minden olyan pontján, ahova két atom sorolódott, kialakult az ilyen furcsa páros.

"Erősen kollerált rendszer keletkezik, amely igen hasonlít egy molekulára, viszont a kötési energia előjele fordított" - fejtegette a kísérletben segédkező Hecker Denschlag. Amikor a párok atomokkal ütköznek, akkor sem oldódik fel a különös kötés.

Nem tudják dobni a kötést

Az elméleti fizikusok magyarázata az atompárok együtt maradására szintén furcsán hangzik. Ahhoz, hogy a pár felbomoljon, a részecskéknek olyan helyzetet kellene elfoglalniuk, amely a kvantumfizika törvényei szerint nem lehetséges, azért inkább összeláncolva maradnak.

Az alapkutatás számára fontos kísérleteiket az innsbrucki kutatók a kvantumszámítógép kifejlesztése irányába kívánják folytatni. Annál ugyanis folytonos az igény az egymáshoz kapcsolt részecskék iránt, amelyeket számítások elvégzésére lehetne használni. Hecker Denschlag szerint elképzelhető, hogy a lézerrácson három vagy több atomot is egy mezőbe lehetne terelni.