Международен екип наблюдава явлението капилярна нестабилност в нетрадиционна течност: ултраразреден квантов газ. Този резултат има важни последици за разбирането и манипулирането на нови форми на материята.
В изследването, публикувано във Physical Review Letters, участват изследователи от лабораторията за квантови смеси на Националния институт по оптика (Cnr-Ino) и Университета във Флоренция, Европейската лаборатория за нелинейна спектроскопия (LENS), както и от университетите в Болоня, Падуа и Страната на баските (UPV/EHU).
Във физиката е известно, че повърхностното напрежение на една течност, причинено от междумолекулните кохезионни сили, се стреми да минимизира площта на повърхността. Този механизъм е отговорен за макроскопични явления като образуването на дъждовни капки или сапунени мехурчета.
Повърхностното напрежение е в основата на капилярната нестабилност, известна още като нестабилност на Плато-Рейли (Plateau-Rayleigh instability), при която тънка течна струя се разкъсва, образувайки поредица от капки. Изследването и разбирането на това явление има важни последици в областта на промишлеността, биомедицината и нанотехнологиите.
Демонстрация на ефекта "нестабилност на Плато-Рейли". Ето как изглежда, ако използвате вода като течност (вляво), чист глицерол (в центъра) и полимерна течност (вдясно). Кредит: Wikimedia Commons
В атомни газове, охладени до температури, близки до абсолютната нула, атомите губят своята самостоятелност и се подчиняват на законите на квантовата механика. Тези системи при определени условия се държат като течности, въпреки че остават в газова фаза.
Всъщност от няколко години насам учените могат, чрез прецизен контрол на междуатомните взаимодействия, да създават самосвързани, подобни на течност капки от свръхстудени газове. Тези малки клъстери от атоми, стабилизирани чрез квантови ефекти, имат общи свойства с класическите течни капки.
С помощта на техники за визуализация и оптична манипулация експерименталният екип, ръководен от Алесия Бурчианти (Alessia Burchianti), изследовател от Cnr-Ino, изучава динамичната еволюция на единична квантова капка, създадена от свръхстудена смес от атоми на калий и рубидий.
Капката, освободена в оптичен вълновод, се удължава, образувайки нишка, която над критична дължина се разпада на по-малки капки. Броят на подкапките е пропорционален на дължината на нишката в момента на прекъсване.
"Чрез комбиниране на експерименти и числени симулации стана възможно да се опише динамиката на разпадане на квантова капка от гледна точка на капилярната нестабилност. Нестабилността на Плато-Рейли е често срещано явление в класическите течности, наблюдавано и в свръхфлуидния хелий, но все още не и в атомните газове", обяснява Киара Форт (Chiara Fort), изследовател от UNIFI, която има принос в изследването.
"Измерванията, проведени в нашата лаборатория, осигуряват задълбочено разбиране на тази особена течна фаза и откриват път за създаване на масиви от квантови капки за бъдещи приложения в квантовите технологии", добавя Лука Кавичиоли (Luca Cavicchioli), изследовател от Cnr-Ino, първи автор на статията.
Справка: L. Cavicchioli et al, Dynamical Formation of Multiple Quantum Droplets in a Bose-Bose Mixture, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.093401. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2409.16017
Източник: Scientists observe the first 'quantum rain', CNR-INO
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Полетът на Starliner до МКС през 2024 г. е бил много по-драматичен, отколкото знаем (видео)
dolivo
Загадка: Как са се озовали инструменти, подобни на неандерталските, в Източна Азия - разстоянието е континент?
dolivo
Варна става част от Световно космическо парти с кратки видеоклипове и техно груув парти
Имане Хелиф
Анусът може да е еволюирал от отвор, първо използван за отделяне на сперма