Вчені вперше змогли отримати зображення окремих атомів, які активно взаємодіють у просторі. Це відкриття стало можливим завдяки підтвердженню зв’язків між частинками, що раніше передбачались теорією, але ще не були зафіксовані наочно. Відкриття дозволить краще розуміти квантові явища, які до цього часу залишались незрозумілими.
Дослідження представлено в “Physical Review Letters” та проведено Массачусетським технологічним інститутом.
Один атом має діаметр близько десятої частини нанометра, що в тисячу разів менше за товщину людського волосся. Їхні взаємодії ґрунтуються на принципах квантової механіки, де складності полягають у неможливості одночасно точно визначити положення чи швидкість атома.
Раніше фізики використовували лазери для дослідження загальної структури хмари атомів, але новий метод дозволив отримати зображення окремих атомів, які вільно взаємодіють. Вчені направили лазерне світло на атоми, змусивши їх переміщатися, а згодом зафіксували їх положення за допомогою іншого лазера, що дозволило візуалізувати окремі атоми.
Цей підхід був застосований для спостереження взаємодій між бозонами та ферміонами. Бозони, як-от фотони, здатні взаємодіяти один з одним, а ферміони, такі як електрони, відштовхуються. Класифікація атомів як бозонів або ферміонів залежить від їхнього спіну — характеристики, що визначає, чи є сукупна кількість протонів, нейтронів і електронів парною чи непарною.
Фізики зуміли отримати зображення хмари натрієвих бозонів, які за низької температури утворюють конденсат Бозе-Ейнштейна. Це специфічний стан матерії, де всі бозони мають той самий квантовий стан. Вони спостерігали, як бозони групуються разом, що підтверджує теорії про їхню хвилеподібну природу, вперше описану Луї де Бройлем.
Зазначимо, що вчені також отримали зображення хмари атомів літію, складаючи два типи ферміонів. Ці ферміони, попри їхнє відштовхування один від одного, здатні утворювати пари при взаємодії між різними типами. Ці спостереження є новими і досі не були задокументовані.
Ці досягнення відкривають нові горизонти в фізиці та можуть призвести до значних змін у нашому розумінні атомних процесів.
