Команде физиков из Амстердамского университета смогла создать атомные лазеры с когерентными волнами материи. Концепция, лежащая в основе инновациии, — так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна.
В природе есть элементарные частицы двух типов: фермионы и бозоны. Фермионы — строительные блоки материи — всегда на дистанции друг от друга. Бозоны — ровно наоборот. Электроны, будучи фермионами, находятся на разных оболочках вокруг атомного ядра. Если бы они были бозонами, они сидели бы на одной оболочке и мира просто не было бы, поскольку материя состоит из фермионов. Но бозоны тоже чрезвычайно важны — они выполняют функцию переносчиков взаимодействий. Луч света может быть сколь угодно интенсивным, поскольку фотоны — это бозоны. Все бозоны могут находиться в одном и том же состоянии в одно и то же время. Если использовать технические термины, они конденсируются в когерентную волну.
Когда этот тип конденсации происходит с частицами материи, получающееся вещество называется конденсатом Бозе-Эйнштейна. Физикам из Амстердамского университета удалось создать его непрерывным. Суть в том, что ранее все атомы охлаждали в одном месте, а в новой установке команда распределила этапы охлаждения не по времени, а по пространству.
«Мы заставляем атомы двигаться, пока они проходят последовательные этапы охлаждения. В конце концов ультрахолодные атомы попадают в центр, где их можно использовать для формирования когерентных волн материи в конденсате Бозе-Эйнштейна. А пока эти атомы используются, новые атомы уже пополняют конденсат. Таким образом мы можем продолжать этот процесс, в принципе, вечно», — рассказывает Флориан Шрек, руководитель научной группы.