Используя лазер, ученым впервые удалось охладить целую молекулу практически до абсолютного нуля.
Лазерный морозильник: У самого нуля

Обычная материя, конечно, по‑прежнему интересна и предлагает массу интересных и до сих пор неразрешенных загадок. Но материя, лишь на крохотные доли градуса теплее абсолютного нуля (около -273 ОС), еще интересней. Хотя бы тем, что она переходит в состояние Бозе-конденсата, удивительные эффекты квантовой механики начинают проявляться в ней на макроуровне. Не говоря о том, что возможность охлаждать вещество до подобной температуры и манипулировать с ним, открывает самые невероятные перспективы, включая создание квантовых компьютеров.

Охлаждать атомы лазерным лучом физики умеют уже довольно давно. Фотоны лазерного излучения поглощаются и затем снова испускаются атомами, которые при этом каждый раз теряют кинетическую энергию. После многих тысяч таких столкновений они могут охладиться до миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля — некоторые интересные подробности этой техники мы рассказывали в статье «Холодный расчет».

Проделать подобное с целыми молекулами куда сложней. Хотя бы потому, что молекулы куда тяжелее и, соответственно, хуже реагируют на облучение лазером. Кроме того, молекулы способны «накапливать» энергию в форме колебательных и вращательных движений атомов друг относительно друга. Иначе говоря, можно «накачать» молекулу энергией, но отдает она ее очень неохотно.

Как правило, ученым приходится, охлаждая атомы по отдельности и лишь затем соединяя их в молекулы. Лишь недавно команде Дэвида ДеМилля (David DeMille) удалось охладить молекулу целиком, используя ряд трюков. Во‑первых, в качестве объекта были выбраны молекулы монофторида стронция (SrF): теоретические расчеты показывают, что для нее накопление энергии в форме вибрации ковалентных связей маловероятно. Во‑вторых, заранее была просчитана и точно выбрана длина волны лазерного излучения: она не должна была вызывать накопление энергии во вращении атомов молекулы друг относительно друга.

Расчеты оправдались: на днях ученые сообщили о том, что им удалось охладить молекулы до 300 мкК. Конечно, показатель этот на фоне достигнутых для атомов температур не слишком впечатляет. Но сам подход, теоретически, позволит в будущем применить его для других молекул, а значит — практически решить многие вопросы, связанные с использованием удивительных свойств такой переохлажденной материи.

По публикации Nature News