Un gaz cuantic extrem de stabil oferă o nouă perspectivă asupra sistemelor cu interacțiuni puternice
Cercetătorii de la Universitatea Radboud și Universitatea Columbia au reușit să suprime pierderile colisionale dintr-un gaz molecular ultracold, deschizând calea pentru studierea materiei cuantice cu interacțiuni puternice. Rezultatele au fost publicate în revista Science.
Gazele cuantice de molecule sunt create prin răcirea la temperaturi de ordinul nanokelvinilor, adică doar 0,000000001° deasupra zero absolut. În aceste condiții, efectele cuantice domină, iar moleculele se comportă colectiv, formând un condensat Bose-Einstein în care multe molecule împărtășesc aceeași stare cuantică. Această formă artificială de materie cuantică funcționează ca un material-model controlabil, permițând cercetătorilor să studieze comportamente cuantice relevante pentru electronii din materialele reale.
Spre deosebire de electronii din materialele obișnuite, moleculele din aceste sisteme cuantice artificiale se pierd ușor la coliziune. Pentru moleculele ultracold, pierderea colisională este extrem de rapidă și are loc practic la fiecare întâlnire apropiată.
Cercetătorul Tijn Karman a explicat că, prin controlul momentelor dipolare moleculare cu ajutorul microundelor, cercetătorii au reușit să suprime aceste pierderi cu un factor de peste 10.000. Supresia a fost atât de puternică încât, în laboratorul lui Sebastian Will de la Columbia, a putut fi măsurată doar o limită superioară, stabilită de durata de viață a unei singure molecule.
Reducerea pierderilor colisionale permite crearea unor gaze moleculare mai dense și mai stabile. Totodată, controlul cu microunde induce interacțiuni puternice de rază lungă între molecule. Potrivit lui Karman, această combinație face posibilă realizarea lichidelor cuantice stabile, în care raza de interacțiune este mai mare decât distanța medie dintre molecule. Astfel de sisteme oferă o platformă nouă pentru explorarea materiei cuantice cu interacțiuni puternice, greu de obținut cu ajutorul gazelor atomice.
Cu o săptămână înainte, Karman publicase un articol despre crearea unor rețele foarte ordonate de molecule, asemănătoare moleculelor dintr-o cutie de ouă. Astfel de aranjamente moleculare ordonate ar putea constitui o bază pentru extinderea experimentelor cu molecule utilizate ca qubiți cuantici.
