|  | 25 августа 2014 | Новости науки и техники

Физики из Йельского университета охладили молекулы до рекордно низкой температуры

Установка охлаждения молекул


Недавно группе ученых-физиков из Йельского университета удалось охладить молекулы до самой низкой температуры, что можно считать своего рода рекордом в истории науки. Молекулы, которые использовали ученые, это молекулы монофторида стронция (strontium monofluoride, SrF), а температура, до которой они были охлаждены, составила всего 2.5 тысячных градуса выше абсолютного ноля. Достижение столь низкой температуры является важной вехой в современной физике, которая позволит ученым проводить исследования в области квантовой химии, проверку основных теорий физики элементарных частиц и многое другое.

"Теперь мы получили возможность изучать химические реакции, которые протекают только при температурах, близких к абсолютному нолю" - рассказывает Дэйв Демий (Dave DeMille), профессор физики и руководитель данного проекта, - "Кроме этого, мы получили шанс узнать много нового о фундаментальных химических механизмах и физических процессах".

Для охлаждения молекул SrF ученые использовали метод удержания молекулы в магнитно-оптической ловушке (Magneto-Optical Trapping MOT), достаточно распространенный в среде физиков метод, который ранее использовался для охлаждения отдельных атомов. Основу этого метода составляют специальные лазеры, свет которых используется одновременно для охлаждения и удерживания частиц. Но, из-за сложных колебательных и вращательных процессов, которыми отличаются молекулы от простых атомом, MOT-метод не очень подходит для улавливания отдельных молекул.

Тем не менее, группа Дэйва Демия создала сложную установку в одной из лабораторий, располагающихся в подвальном помещении университета. Эта установка является тщательно продуманной конструкцией из компьютеров, электрических деталей, зеркал, криогенных охладителей, перепутанных паутиной проводов. В составе этой установки находятся 12 лазеров, которые излучают свет определенной длины волны, точность которой поддерживается до девятого знака после запятой.

Установка действует следующим образом - специальное устройство впрыскивает в рабочее пространство облако атомов SrF, предварительно охлажденных до криогенной температуры. При помощи электрических и магнитных полей это облако фокусируется в луч молекул, которые начинают замедляться при помощи встречного луча лазерного света. "Это походит на попытку замедления шара для боулинга ударами шариков для пинг-понга" - рассказывает Дэйв Демий, - "Для того, чтобы добиться успеха при таком подходе, требуется делать это все очень быстро и очень очень много раз".

После замедления молекулы SrF попадают в магнитное поле определенной конфигурации. Центральную область, где и находятся молекулы, с трех перпендикулярных направлений пронизывают лучи света лазеров. Комбинация магнитного поля и трех лучей лазерного света и является той ловушкой, которая удерживает молекулы SrF на одном месте.

"Законы квантовой механики позволяют нам получить силы, которые удерживают молекулы, находящиеся практически в идеальном вакууме" - рассказывает Дэйв Демий, - "И точная регулировка нескольких параметров лучей света позволяет нам охлаждать эти молекулы до немыслимо низких температур".

Ученые выбрали молекулу монофторида стронция из-за ее простой структуры, ведь у нее имеется лишь один электрон, который вращается по круговой орбите вокруг всей молекулы. А для охлаждения более сложных молекул может потребоваться более сложные и дорогостоящие установки, но это уже будет следующими шагами, которые намерены предпринять ученые в недалеком будущем.




Ключевые слова:
Молекула, Магнитная, Оптическая, Ловушка, Свет, Лазер, Охлаждение, Температура, Рекорд

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые изучили механизм защиты молекул от разрушающего воздействия радиации
  • Ученые впервые синтезировали молекулы при помощи луча лазерного света
  • Ученым удалось охладить молекулы до рекордно низкой температуры
  • Ученые охладят антивещество до сверхнизкой температуры
  • Впервые в истории получены снимки, показывающие перемещения атомов внутри м ...




  • 25 августа 2014 18:53
    #1 Написал: Sine

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    В этом эксперименте самое интересное - даже не экстремальное охлаждение, а то, что произошло при этом с молекулами. И по какой-то причине об этом ни слова.
        
    27 августа 2014 15:49
    #2 Написал: Rsa

    Публикаций: 0
    Комментариев: 505
    Sine, Судя по всему, ничего и не произошло winked
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.