Эксперимент, проведённый с ультрахолодными атомами, подтвердил теорию, которую ещё 70 лет назад сформулировал советский физик-теоретик Николай Боголюбов: он рассчитал, какая часть газа при охлаждении не перейдёт в состояние Бозе-конденсации.
При охлаждении некоторых газов — их называют бозе-газами — до сверхнизких температур они переходят в особое состояние вещества, которое называют конденсатом Бозе — Эйнштейна. В этом состоянии все молекулы газа в некотором смысле объединяются в единое целое и становятся совершенно неотличимыми друг от друга. Однако так происходит только в идеальной ситуации.
В 1947 году Николай Боголюбов разработал теорию, которая описывала, какая часть газа должна переходить в конденсированное состояние, а какая — нет. И как доли этих частей зависят от параметров газа и в первую очередь от силы взаимодействия между его частицами.
Однако в большинстве экспериментов с ультрахолодными атомами эффект межчастичного взаимодействия оказывается слишком мал, чтобы эффект Боголюбова мог наблюдаться. Эту проблему решили учёные из Кембриджского университета, опубликовавшие результаты своей работы в журнале Physical Review Letters.
Создав конденсат Бозе — Эйнштейна, экспериментаторы смогли увеличить силу взаимодействия между атомами газа в десятки раз при помощи эффекта, известного как резонанс Фешбаха.
Чтобы измерить долю атомов, которые в результате вышли из состояния конденсации, авторы применили метод, известный как Доплер-чувствительное двухфотонное брэгговское рассеяние. Полученные в результате измерений данные идеально совпали с теорией Боголюбова, которую до сих удавалось проверить только с помощью численного моделирования.
В дальнейшем учёные намереваются измерить поведение газа при дальнейшем увеличении силы взаимодействия между атомами и подтвердить или опровергнуть предсказания теории для этого случая.
Читайте также
Ридберговский атом поймали в ловушку
Возможно, «мотором» земного магнетизма является никель
Подписывайтесь также на мой телеграм-канал