Экспериментальное исследование ультрахолодного квантового вещества позволяет изучать квантово-механические явления, которые иначе недоступны. Команда, возглавляемая физиком из Инсбрука Франческой Ферлайно, теперь смешала квантовые газы двух сильномагнитных элементов, эрбия и диспрозия, и создала дипольную квантовую смесь.

На фото: Бозе-эйнштейновские конденсаты эрбия и диспрозия сосуществуют и взаимодействуют друг с другом. Фото: IQOQI Инсбрук.

Несколько лет назад казалось невозможным распространить методы манипулирования атомами и глубокого охлаждения в ультрахолодном режиме на атомы с множеством валентных электронов. Причина – возрастающая сложность атомного спектра и неизвестные рассеивающие свойства. Тем не менее, группа исследователей во главе с Беном Левом из Стэнфордского университета и австрийской командой под руководством Франчески Ферлайно из Университета Инсбрука продемонстрировали квантовое вырождение редкоземельных видов. Группа Ферлайно сосредоточила исследования на эрбии и разработала мощный, но удивительно простой подход к получению конденсата Бозе-Эйнштейна.

«Мы показали, как сложность атомной физики может открыть новые возможности», – говорит Ферлайно. Магнитные частицы являются идеальной платформой для создания дипольного квантового вещества, в котором частицы взаимодействуют друг с другом посредством дальнодействующего и зависимого от ориентации взаимодействия в виде маленьких квантовых магнитов.

В новой статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, австрийская исследовательская группа делает новый шаг в области диполярного вещества. Они смешали эрбий и диспрозий и впервые создали дипольную квантовую смесь. «Мы очень тщательно изучили атомные спектры этих двух видов и разработали планы их объединения и достижения одновременного квантового вырождения», – говорит Филипп Илхофер, один из двух ведущих авторов статьи.

«И наша схема сработала даже лучше, чем ожидалось, что позволило нам создать систему, в которой бозе-эйнштейновские конденсаты эрбия и диспрозия сосуществуют и взаимодействуют друг с другом», – добавляет Арно Траутманн, другой ведущий автор. Этот прогресс обещает открыть новые рубежи исследований в области дипольной квантовой материи из-за дальнодействия двух видов.

По материалам phys.org