Учені MIT перевели атоми в екзотичний стан

Вчені з Массачусетського технологічного інституту (MIT) досягли важливого прориву, перевівши атоми натрію в “прикордонний стан”, за якого вони можуть рухатися без тертя. Це відкриття може суттєво прискорити розвиток надпровідних матеріалів.

Електрони, які є ключовими носіями заряду, в різних середовищах зустрічають різний опір: від майже повної зупинки в ізоляторах до абсолютно вільного руху в надпровідниках. Надпровідники — це матеріали, що дозволяють електронам рухатися без опору, що відкриває можливості для створення високоефективних систем передачі енергії, транспорту, що левітує, і нових видів електроніки.

Проте вивчення електронів у таких умовах є складним завданням через їхній малий розмір і велику швидкість. Щоб подолати ці труднощі, дослідники зосередилися на вивченні атомів натрію, які більші і рухаються повільніше, дозволяючи більш детально дослідити їхню поведінку.

Дослідники помістили атоми натрію в спеціальну лазерну пастку, охолоджену до температури, близької до абсолютного нуля. При таких умовах атоми почали рухатися по колу, що створило своєрідний “плоский світ”, у якому вони поводилися подібно до електронів, що рухаються в магнітному полі. За допомогою лазерного кільця вчені створили умови, за яких атоми переміщувалися лише по межах цього кільця, уникаючи центральної частини.

Особливо цікавим спостереженням стало те, що атоми не зустрічали опору навіть при наявності перешкод на їхньому шляху — вони огинали ці перешкоди, не взаємодіючи з ними. Ця властивість нагадує поведінку електронів у надпровідниках, коли електрони можуть вільно проходити через матеріал без втрати енергії на опір.

Ця модель допоможе вченим краще зрозуміти механізми, що лежать в основі надпровідності, та розробити нові теорії і технології, які можуть бути застосовані для створення практичних надпровідників, здатних працювати при більш високих температурах. Це має велике значення для таких галузей, як енергетика, транспорт і обчислювальна техніка.