Физики создали газ без сопротивления: атомы движутся по прямой без потери энергии

Группа исследователей под руководством физика Фредерика Мёллера из Атомного института Венского технологического университета получила ультрахолодный квантовый газ из атомов рубидия, в котором частицы перемещаются без сопротивления и диффузии.

Для проведения эксперимента учёные использовали бозонные атомы рубидия — атомы, которые ведут себя как субатомные частицы с целочисленным спином. Атомы охлаждались двумя способами: испарительным охлаждением и лазерным охлаждением. При лазерном охлаждении атом поглощает фотон лазера, а затем испускает его обратно, что уменьшает импульс и температуру частицы. Над полученным газом размещался специальный чип, создающий магнитную ловушку для ограничения движения атомов.

В результате атомы рубидия двигались строго по прямой линии без рассеивания, трения и потерь энергии. При этом в системе происходили столкновения между атомами, но они не приводили к замедлению потока. Механизм столкновений напоминал работу «колыбели Ньютона» — настольного устройства с подвешенными металлическими сферами, в котором импульс передаётся через весь ряд сфер без потерь.

Обнаруженный режим переноса отличается от двух известных типов — диффузионного и баллистического. При диффузионном переносе частицы сталкиваются случайным образом, при баллистическом — движутся свободно, без столкновений. В эксперименте Мёллера столкновения происходили, но масса и энергия продолжали поступать в систему без рассеивания.

Источник: Popular Mechanics