Версия для слабовидящих
Физики из Йельского университета охладили молекулы до рекордно низкой температуры Печать Email
Новости об инновациях
26.08.2014

Недавно группе ученых-физиков из Йельского университета удалось охладить молекулы до самой низкой температуры, что можно считать своего рода рекордом в истории науки. Молекулы, которые использовали ученые, это молекулы монофторида стронция (strontium monofluoride, SrF), а температура, до которой они были охлаждены, составила всего 2.5 тысячных градуса выше абсолютного нуля. Достижение столь низкой температуры является важной вехой в современной физике, которая позволит ученым проводить исследования в области квантовой химии, проверку основных теорий физики элементарных частиц и многое другое.

«Теперь мы получили возможность изучать химические реакции, которые протекают только при температурах, близких к абсолютному нолю» – рассказывает Дэйв Демий (Dave DeMille), профессор физики и руководитель данного проекта, – «Кроме этого, мы получили шанс узнать много нового о фундаментальных химических механизмах и физических процессах».

Для охлаждения молекул SrF ученые использовали метод удержания молекулы в магнитно-оптической ловушке (Magneto-Optical Trapping MOT), достаточно распространенный в среде физиков метод, который ранее использовался для охлаждения отдельных атомов.

Основу этого метода составляют специальные лазеры, свет которых используется одновременно для охлаждения и удерживания частиц. Но, из-за сложных колебательных и вращательных процессов, которыми отличаются молекулы от простых атомом, MOT-метод не очень подходит для улавливания отдельных молекул.

Тем не менее, группа Дэйва Демия создала сложную установку в одной из лабораторий, располагающихся в подвальном помещении университета.

Эта установка является тщательно продуманной конструкцией из компьютеров, электрических деталей, зеркал, криогенных охладителей, перепутанных паутиной проводов. В составе этой установки находятся 12 лазеров, которые излучают свет определенной длины волны, точность которой поддерживается до девятого знака после запятой.

Установка действует следующим образом – специальное устройство впрыскивает в рабочее пространство облако атомов SrF, предварительно охлажденных до криогенной температуры. При помощи электрических и магнитных полей это облако фокусируется в луч молекул, которые начинают замедляться при помощи встречного луча лазерного света.

«Это походит на попытку замедления шара для боулинга ударами шариков для пинг-понга» – рассказывает Дэйв Демий, – «Для того, чтобы добиться успеха при таком подходе, требуется делать это все очень быстро и очень очень много раз».

После замедления молекулы SrF попадают в магнитное поле определенной конфигурации. Центральную область, где и находятся молекулы, с трех перпендикулярных направлений пронизывают лучи света лазеров. Комбинация магнитного поля и трех лучей лазерного света и является той ловушкой, которая удерживает молекулы SrF на одном месте.

«Законы квантовой механики позволяют нам получить силы, которые удерживают молекулы, находящиеся практически в идеальном вакууме» – рассказывает Дэйв Демий, – «И точная регулировка нескольких параметров лучей света позволяет нам охлаждать эти молекулы до немыслимо низких температур».

Ученые выбрали молекулу монофторида стронция из-за ее простой структуры, ведь у нее имеется лишь один электрон, который вращается по круговой орбите вокруг всей молекулы.

А для охлаждения более сложных молекул может потребоваться более сложные и дорогостоящие установки, но это уже будет следующими шагами, которые намерены предпринять ученые в недалеком будущем.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2014/fiziki-iz-ielskogo-universiteta-okhladili-molekuly-do-rekordno-nizkoi-temperatury

 
Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта