Създаден е Бозе-Айнщайнов кондензат с фрактален енергиен спектър

Наука ОFFNews Последна промяна на 12 август 2015 в 12:34 6882 0

Кредит wikimedia

Фракталът "пеперудата на Хофщадтер".

За първи път експериментално е получено рядкото състояние на материята - Бозе-Айнщайнов кондензат в симулирано магнитно поле, в което спектърът на енергията на частиците е описан от фрактална структура, която се нарича "пеперуда на Хофщадтер".

Постижението е на физици от Масачузетския технологичен институт, а работата им е публикувана в Nature Physics.

Авторите охладили рубидиеви атоми до температура от няколко нанокелвина, а след това ги поставили в двуизмерен оптичен капан, образуван от лазерни лъчи. Той задържал атомите в подреден вид, тъй като електромагнитното лъчение представлява колебания на електрически и магнитни полета, т. е. редуващи се зони, където на атомите или им е изгодно енергийно да бъдат или не им е изгодно.

Целта на експериментаторите била да заставят подредените рубидиеви атоми да се движат така, сякаш са поставени в много силно магнитно поле, на практика недостижимо. Заредените частици в такова поле се движат в кръгови орбити, а техният радиус е толкова по-малък, колкото е по-силно полето. Авторите се стремили да получат орбита, размерът на която бил сравним с типичните разстояния между атомите. За да постигнат това, те успели да създадат "изкуствено магнитно поле": атомите допълнително се осветявали от няколко лазера, а равнината на оптичния капан е леко наклонен. Комбинацията от действието на лазерите и гравитацията довело до това, че атомите се движели в кръгова орбита с радиус, равен на два периода на решетката.

За да получат тази система, авторите са се възползвали от факта, че рубидиевите атоми при такива ниска температура са Бозе-Айнщайнов кондензат и притежават свойството свръхфлуидност. Това явление е добре документирано, така че е известно как ще се движи такава система. Учените за кратки интервали изключвали част от лазерите, задръжащи атомите, а след това с помощта на дифракция наблюдавали, как се изменя подредената структура.

Оказало се, че получения рубидиев газ всъщност демонстрира свойства, предсказани от теорията на Харпер-Хофщадтер за частици в много силно магнитно поле. В частност, учените са успели да се потвърдят съществуването на т.нар. "пеперуда на Хофщадтер" - енергиен спектър на системата, притежаващ свойтсвото самоподобие, т. е. фрактал.

Пространственаа структура на кубичната решетка със синтетичен вектор потенциал. Схема от обсъжданата статия.

Според авторите, тяхната работа отваря прозорец към една нова физика. По-специално, заради съпоставимостта на радиусите на кръговите орбити и параметърите на решетката може да се появят необичайни топологични ефекти, практически невъзможни в други системи. Подобни примери може да послужат като топологични изолатори, които станаха популярни обекти в теоретичната физика през последните години. Тези системи са в обема си диелектрици, но имат проводяща повърхност, която може да се използва в квантовите компютри.

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !