Новый метод увеличения волновых функций ультрахолодных атомов
Экспериментальная установка для работы с ультрахолодными атомами. Комбинируя магнитные поля и лазерный свет, ученые охлаждают атомы до температур, близких к абсолютному нулю, и удерживают их на месте. Автор: Сандра Брандштеттер.
Исследователи из Гейдельбергского университета разработали новую стратегию «увеличения» атомных волновых функций — математических описаний квантового состояния системы. Этот подход позволяет преодолеть ограничения стандартных методов микроскопии с разрешением на уровне отдельных атомов.
Как объяснила ведущий автор работы Сандра Брандштеттер, мотивацией исследования стало желание напрямую разрешать положение отдельных атомов в системе. Ранее ученые уже могли с высочайшей точностью измерять их импульсы, но с позицией возникала проблема: изначальное облако атомов было сравнимо по размеру с разрешением оптической системы, поэтому без увеличения исследователи видели лишь «бесформенное пятно».
Идея нового метода аналогична работе оптического микроскопа: две линзы объединяются для создания увеличенного изображения.
«В нашем случае вместо стеклянных линз мы используем два тщательно спроектированных лазерных потенциала, которые позволяют волновой функции атомов расширяться контролируемым образом», — пояснила Брандштеттер.
Метод был успешно протестирован на квантовых системах с хорошо изученными волновыми функциями, включая систему из двух взаимодействующих атомов и шести невзаимодействующих фермионов в гармонической ловушке. Результаты экспериментов точно совпали с теоретическими предсказаниями, подтвердив работоспособность подхода.
Разработка открывает новые возможности для изучения сильно взаимодействующих квантовых систем. В настоящее время команда использует свой метод для исследования того, как формируются пары фермионных атомов — микроскопического механизма, лежащего в основе сверхтекучести.
Статья с результатами работы опубликована в журнале Physical Review Letters.
0 комментариев