Фізики створили найхолоднішу молекулу в історії: має дуже дивний хімічний зв'язок

Фізики створили молекулу з чотирьох атомів, яка має дуже довгий хімічний зв'язок, а її температура вища лише на 134 мільярдні частки градуса від абсолютного нуля (мінус 273,15 градусів Цельсія). Результати дослідження були опубліковані в журналі Nature, пише Live Science .

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Ультрахолодні системи мають надважливе значення для розуміння квантової поведінки, оскільки правила квантової механіки, які керують поведінкою субатомних частинок, переважають за найнижчих температур. Такі системи дають змогу фізикам точно контролювати енергію частинок для створення квантових моделей, що моделюють інші квантові системи, які мають фізику, що до кінця не зрозуміла вченим. Вивчення квантової поведінки в системі ультрахолодних молекул може допомогти вченим визначити властивості матеріалу, необхідні для створення високотемпературних надпровідників.

Але занадто проста ультрахолодна система може не відображати весь спектр поведінки квантових систем через те, що вона має відносно обмежену кількість квантових станів. Але всіх квантових станів молекули в мільйон разів більше, кажуть учені.

Ці додаткові квантові стани відкривають цікавіші квантові питання, але ускладнюють охолодження молекул. Щоб розв'язати цю проблему фізики використали багатоетапний процес охолодження для створення найхолоднішої великої молекули.

Спочатку вони використовували лазерні промені, які спрямовуються на рухомий атом. Атом поглинає світло і переходить у збуджений квантовий стан, а потім одразу ж звільняє енергію, щоб повернутися в основний стан. При цьому атом виділяє трохи більше енергії, ніж поглинає, і відбувається його охолодження.

Ультрахолодні атоми можна використовувати для створення ультрахолодних молекул. Саме за допомогою холодних атомів натрію та калію фізики спочатку створили ультрахолодну двоатомну молекулу. Але щоб вона могла побити температурний рекорд довелося використовувати і метод випарного охолодження.

Науковці використовували мікрохвильове світло для охолодження молекули до температури, яка була лише на 134 мільярдні частки градуса вище абсолютного нуля. Багатоетапний процес охолодження призвів до того, що дві молекули натрію і калію, пов'язані між собою, утворили одну чотириатомну молекулу.

Унаслідок чого фізики створили першу у своєму роді велику молекулу з 4 атомів, яка має центральний зв'язок у тисячу разів довший, ніж зв'язок між атомами натрію і калію. При цьому молекула була створена за температури, яка більш ніж у 3 тисячі разів нижча, ніж будь-яка попередня чотириатомна молекула.

Фокус уже писав про такий незвичайний агрегатний стан речовини, як конденсат Бозе-Ейнштейна. Для створення цієї форми речовини також потрібні наднизькі температури, але всі атоми в цьому стані поводяться як один атом.

Також Фокус писав про те, де насправді закінчується Сонячна система. Про місцезнаходження кордону Сонячної системи досі сперечаються астрономи, але є три кандидати на це звання.

Нагадуємо, що вчені створили вічну батарею, яка працює від кисню в тілі людини, як уже писав Фокус.