Австрийские физики из Венского политехнического университета провели исследование и обнаружили новое состояние материи. Они установили, что между ядром атома и электронами могут находиться другие атомы. О работе специалистов говорится в статье, опубликованной в издании Science Daily.
Как известно, состояние материи, при котором могут появляться «гигантские атомы», наполненные более мелкими атомами, называется поляроном Ридберга. Слабые связи между этими атомами образуются при низких температурах. В результате ученым удалось объединить два состояния материи: конденсат «Бозе-Эйнштейна», который образуется атомами при нулевой температуре, и «ридберговские атомы», в которых электроны вращаются вокруг ядра на большом расстоянии.
«Среднее расстояние между электроном и ядром атома может достигать нескольких сотен нанометров, что в тысячу раз больше радиуса атома водорода», - отметил профессор Венского политехнического университета Йоахим Бургдорфер.
Конденсат «Бозе-Эйнштейна» был создан атомами стронция. При помощи лазера специалисты перенесли энергию на один из этих атомов, превратив его в ридберговский атом с огромным радиусом. В зависимости от радиуса ридберговского атома и плотности бозе-эйнштейновского конденсата в огромную электронную орбиту могут быть заключены до 170 дополнительных атомов стронция.
По словам профессора Шухея Йошиды, атомы не несут никакого электрического заряда, оказывая минимальное воздействие на электрон. Электрон рассеивается лишь незначительно при соприкосновении с нейтральными атомами и не покидает своей орбиты. Квантовая физика медленных электронов допускает такой вид рассеяния, который не переносит электрон в другое состояние.
Компьютерное моделирование показало, что этот сравнительно слабый вид взаимодействия уменьшает совокупную энергию системы. Поэтому возникает связь между ридберговским атомом и другими атомами внутри электронной орбиты.
«Это очень необычная ситуация. Обычно мы имеем дело с заряженными ядрами, связывающими электроны вокруг них. Здесь у нас есть электрон, связывающий нейтральные атомы», – отметил Йошида. По его словам, эта связь намного слабее, чем связь между атомами в кристалле. Поэтому это экзотическое состояние материи (ридберговские поляроны) может быть обнаружено только при очень низких температурах. Если бы частицы двигались быстрее, связь бы ломалась.
Физики подчеркивают, что новое слабосвязанное состояние материи создает возможности для исследования физики ультрахолодных атомов.
Читайте также:
Подробнее в сюжете: Точные науки
