Атомы взбесились и начали пульсировать: что это значит для науки

Можно ли "заставить" атомы пульсировать без внешнего воздействия, как живой организм? Учёные из Китая и Австрии утверждают — да, и продемонстрировали это на практике.

Эксперимент, который изменил представление о материи

Исследователи из Университета Цинхуа и Венского технического университета создали временной кристалл — явление, которое долгое время считалось невозможным.

В отличие от обычных кристаллов, где атомы выстроены в чёткие ряды в пространстве, здесь частицы повторяют свои состояния во времени. Причём не под воздействием внешнего источника, а самопроизвольно.

От гипотезы к реальности: теория Вильчека

Вдохновением для эксперимента стала идея, предложенная в 2012 году лауреатом Нобелевской премии Фрэнком Вильчеком. Он предположил, что частицы могут периодически повторять движение во времени — так же, как кристаллы повторяются в пространстве.

Как проводился эксперимент

Чтобы проверить гипотезу, команда поместила газ рубидия в стеклянную колбу и облучила его лазером. Под его действием электроны начали двигаться по орбитам всё большего радиуса.

Так появились ридберговские атомы — в сотни раз крупнее обычных. Эти "гиганты" начали сильнее взаимодействовать друг с другом и со светом.

Что обнаружили учёные

И вот что произошло: несмотря на постоянную мощность лазера, на выходе из контейнера зафиксировали пульсации. Атомы спонтанно переходили между состояниями, вызывая повторяющиеся колебания — эффект, предсказанный Вильчеком.

"Если вы выберете лазерный луч таким образом, чтобы он мог возбуждать два разных ридберговских состояния в каждом атоме одновременно, то генерируется петля обратной связи…" — объясняет профессор Томас Пол. — "…Сами по себе гигантские атомы приходят в регулярный ритм…"

Зачем это нужно

По словам учёных, открытие может лечь в основу новых датчиков, метрологических технологий и даже квантовых компьютеров.

Уточнения

А́том (от др.-греч. ἄτομος "неделимый, неразрезаемый") — частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его химических свойств.