Создан квантовый кристалл

18.11.2012

И драгоценный алмаз, и дешевый графит состоят из одинаковых атомов углерода. Крошечным, но очень важным отличием этих материалов является геометрическая конфигурация их блоков. Один и тот же материал не может быть одновременно и алмазом, и графитом. Однако в квантовой физике такого ограничения нет - это продемонстрировала команда физиков во главе с профессором Иммануилом Блохом из Института квантовой оптики Макса Планка и Людвигом Максимиллианом из Мюнхенского Университета.

Эксперименты проводились с ультраохлажденным квантовым газом. Под воздействием лазерного луча отдельные атомы можно упорядочить в правильные геометрические структуры. Но в отличие от классических кристаллов все возможные конфигурации квантового кристалла будут существовать одновременно. Это наблюдение было сделано после перехода частиц в т.н. ридберговское состояние, при котором они сильно возбуждаются энергией светового пучка.

"Наш эксперимент демонстрирует потенциал Ридберговских газов для создания новых состояний материи. Тем самым мы закладываем основу для квантового моделирования, например, квантовых магнитов", - говорит Иммануил Блох.

Эксперимент начался с охлаждения ансамбля из нескольких сотен атомов рубидия до температур, близких к абсолютному нулю, и поимки атомов в световую ловушку. Затем на атомное облако накладывалась периодическая световая решетка - т.н. оптическая решетка, обеспечивающая практически равномерное заполнение в центральной части атомной ловушки. Далее при помощи лазера атомы приводились в ридберговское состояние, в котором внешняя электронная оболочка находится на огромном расстоянии от ядра. В результате область воздействия этих атомов выросла примерно в 10 000 раз до просто огромного размера - нескольких микрометров, порядка 1/10 человеческого волоса. Теперь эти атомы начали взаимодействовать через т.н. силы Ван-дер-Ваальса.

Взаимное отталкивание этих атомов приводит к тому, что они располагаются на расстоянии в несколько микрометров друг от друга. Возникает пространственная корреляция между атомами, что, в зависимости от количества возбужденных атомов, приводит к разным геометриям кристаллической решетки. Если точнее, все возможные кристаллические решетки существуют там одновременно. Это новое состояние вещества является очень хрупким, оно существует, только пока включен лазерный луч и атомы возбуждены.

Делая "мгновенные снимки" таких конфигураций специальной техникой с высочайшим разрешением, ученые выявили различные геометрии этого кристалла. Типичные конфигурации - это три атома в равностороннем треугольнике, четыре или пять образуют квадраты и правильные пятиугольники. Эксперименты хорошо согласуются с предсказаниями численного моделирования.

<< Назад: Lenovo - крупнейший производитель ноутбуков 18.11.2012

>> Вперед: Чем больше пыли, тем теплее 17.11.2012

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Цыплята из искусственного яйца, напечатанного на 3D-принтере 29.05.2026

Компания Colossal Biosciences, известная своими амбициозными инициативами по "воскрешению" вымерших животных, достигла важного прорыва. Специалистам удалось вырастить цыплят из полностью искусственного яйца, созданного с помощью 3D-печати. Эта технология рассматривается как значительный шаг на пути к возможному возрождению одного из самых впечатляющих представителей исчезнувшей фауны - гигантского моа. Южноостровной гигантский моа (Dinornis robustus) был одной из самых высоких птиц в истории Земли. Самки этого нелетающего родственника страусов могли вырастать выше двух метров и дотягиваться до пищи на высоте до 3,6 метра. Эти гиганты обитали в Новой Зеландии, однако полностью исчезли примерно в XV веке после активной охоты со стороны первых поселенцев-маори. Теперь Colossal Biosciences пытается вернуть подобных птиц в современный мир с помощью передовых биоинженерных решений. Искусственное яйцо, разработанное компанией, состоит из титановой решетчатой оболочки, изготовленной на 3 ...>>

Робот-бариста Jarvis 29.05.2026

Американский стартап Artly представил роботизированного баристу по имени Jarvis, который уже работает в кафе Muji в Портленде. Эта система не просто механически готовит кофе - она старается максимально точно воспроизводить технику и навыки чемпионов кофейного мастерства, превращая авторский кофе в стабильный и масштабируемый продукт. Основателем кофейной философии проекта стал Джо Янг, занимающий должность Chief Coffee Officer в Artly. Выросший в Китае, он впервые попробовал кофе только в 2007 году во время учебы в Оклендском университете в Новой Зеландии. Сначала эспрессо привлек его как самый бюджетный напиток в меню, но постепенно интерес перерос в профессиональную страсть. Джо Янг стал победителем нескольких национальных чемпионатов США по обжарке кофе, приготовлению напитков и лате-арту. Для обучения Jarvis команда Artly применила систему захвата движений. На руку Джо Янга установили специальные датчики, которые записывали каждое движение при наливании молока и создании лате ...>>

Генетический резервный план растений 28.05.2026

Многие растения обладают удивительной способностью адаптироваться к самым суровым условиям окружающей среды. Одним из скрытых механизмов их выносливости оказалась полиплоидия - наличие более двух наборов хромосом в клетках. Это явление, распространенное среди растений, но редкое у животных, может действовать как эволюционный страховочный фонд. Новое исследование показывает, что именно дополнительные копии генома помогали цветковым растениям неоднократно переживать масштабные климатические кризисы на протяжении миллионов лет. Ученые проанализировали геномы 470 видов покрытосеменных растений и выявили 132 древних события полного удвоения генома. Эти события не были случайными: они четко группировались вокруг периодов глобальных экологических потрясений. Среди них - мелово-палеогеновое массовое вымирание 66 миллионов лет назад, палеоцен-эоценовый термический максимум, эоцен-олигоценовый переход, среднемиоценовое климатическое нарушение и океанические аноксические события. Исследован ...>>

Мгновенная диагностика сердца прямо на теле 28.05.2026

В эпоху носимых устройств медицина все ближе подходит к настоящему реальному времени. Представьте прибор, который не просто собирает данные о сердце, а мгновенно анализирует их прямо на коже человека, без задержек на передачу информации в облако. Именно такое инновационное решение разработали исследователи из Чикагского университета. Они создали эластичный вычислительный пластырь, способный проводить сложные медицинские расчеты непосредственно на теле пациента за миллисекунды. Новое устройство имитирует свойства человеческой кожи: оно невероятно гибкое и может свободно растягиваться вместе с движениями тела. В его основе лежат массивы органических электрохимических транзисторов, которые выполняют нейроморфные вычисления, то есть работают по принципам, близким к работе человеческого мозга. Благодаря этому пластырь обрабатывает биосигналы локально, без необходимости отправлять данные на внешние серверы, что особенно важно для скорости и конфиденциальности. Ученые уверены, что такая ...>>

Эволюционное объяснение ведущей правой руки 27.05.2026

Почему подавляющее большинство людей предпочитает работать правой рукой? Этот вопрос интересовал ученых на протяжении многих лет. Хотя леворукость встречается у представителей разных культур и эпох, примерно 90% населения планеты остаются правшами. Недавнее исследование, проведенное специалистами Оксфордского университета, предлагает убедительное эволюционное объяснение этого феномена, связывая его с ключевыми этапами развития наших предков. Ученые из Оксфорда собрали и проанализировали обширный массив данных о более чем 2000 приматах, представляющих 41 вид. Они изучили особенности поведения обезьян и человекообразных приматов, применяя статистические модели эволюционных связей. Это позволило проверить различные гипотезы о происхождении предпочтения одной руки и понять, когда и почему у людей сформировалась устойчивая правосторонняя доминантность. Результаты показали, что преимущество одной руки само по себе не является исключительно человеческой чертой. Многие приматы демонстрир ...>>

Случайная новость из Архива Суперконденсаторы из окурков 18.08.2014 Ученые из Южной Кореи нашли способ превращения сигаретных окурков в суперконденсаторы. Получившиеся накопители энергии можно будет применять для питания самых разных устройств. Как рассказал один из авторов исследовательской работы, Чжон Хеп И, использованные сигаретные фильтры можно преобразовать в углеродный материал высокой эффективности посредством несложного одноэтапного процесса, который, помимо прочего, представляет собой экологичное решение проблемы значительного спроса на энергию. Суперконденсатор, который получился в итоге у ученых, может накапливать значительное количество энергии. При этом он способен быстро заряжаться и заряд он держит дольше, чем многие альтернативные разработки. Стоит заметить, что сигаретные окурки - очень распространенный во всем мире тип мусора. Каждый год выбрасывается более 765 тыс. т окурков в мире. Благодаря разработки корейских ученых этому мусору теперь можно найти рациональное применение.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026