РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ХИМИИ TBEPДОГО ТЕЛА
   
| | | | |
| | | |
 17.08.2005   Карта сайта     Language По-русски По-английски
Новые материалы
Экология
Электротехника и обработка материалов
Медицина
Статистика публикаци


17.08.2005






Физики превратили облако атомов в квантовое бозе-стекло
















Профиль бозе-конденсата в случайном потенциале при различном уровне шумов (изображение с сайта arxiv.org)
Профиль бозе-конденсата в случайном потенциале при различном уровне шумов (изображение с сайта arxiv.org)

Итальянские физики впервые смогли создать бозе-конденсат в хаотическом потенциале. Свойства такого «квантового бозе-стекла» отличаются от «обычного» бозе-конденсата, а его исследования важны для всей физики конденсированных сред.


Хорошая электрическая проводимость металлов — это проявление квантовой природы электронов. Двигаясь в металле под действием внешнего напряжения, электроны не «ударяются» об ионы кристаллической решетки, а как бы «просачиваются» сквозь них (см. статью Квантовый туннельный эффект). Происходит это потому, что ионы в решетке расположены в пространстве периодично, и когда периодичность электронной волны синхронизована с периодичностью решетки, то электроны летят, совершенно ее не замечая (подробнее см. в любом учебнике по квантовой теории твердых тел).


Если эту регулярность чем-то нарушить (дефектами решетки, чужеродными вкраплениями и т. д.), то перемещаться электронам станет гораздо труднее. Если же расположение атомов совсем хаотично, то движение электронов блокируется вовсе, и вещество становится не проводником, а изолятором. Можно сказать, что хаотический потенциал разрушает квантовые корреляции электронной волны и приводит к важнейшему эффекту — локализации волн-частиц.


Такое влияние «хаотичности» на движение электронов в кристаллах (и в других средах) известно уже давно (подробности см., например, в статье М. В. Садовский, УФН, 1981, вып. 2, в статье Андерсоновская локализация и в более популярной статье В. В. Румянцев, Соросовский образовательный журнал, 1999, ном. 2). Долгое время, однако, электроны оставались практические единственными частицами, для которых явление локализации наблюдалось экспериментально. И вот в свежей статье группы итальянских физиков-экспериментаторов L. E. Lye et al., Physical Review Letters, 95, 070401 (9 August 2005) (статья доступна также как cond-mat/0412167) докладывается о первом успешном наблюдении такой борьбы между квантовой синхронностью и хаотическим потенциалом в иной системе: в бозе-конденсате атомов рубидия.


Напомню, что атомный бозе-конденсат — это небольшое разреженное облачко атомов, находящееся при столь низкой температуре, что тепловое движение в нем практически замирает. Вместо этого на первое место выходят квантовые эффекты, которые позволяют атомам чувствовать присутствие друг друга даже находясь на большом расстоянии. Для частиц-бозонов такое обменное взаимодействие и приводит к бозе-конденсации: все облачко из многих миллионов атомов начинает вести себя словно одна большая и необычная частица. Именно за изучение свойств бозе-конденсатов была дана Нобелевская премия по физике за 2001 год.


До сих пор многочисленные опыты с бозе-конденсатом проверяли их макроскопические квантовые свойства (что, конечно, тоже очень интересно), но никто не наблюдал в явном виде «борьбу» между стремлением конденсата к повсеместной когерентности и деструктивной тенденцией хаоса. Именно последствия этой борьбы и постарались заметить итальянские физики, создавая и удерживая бозе-конденсат в лазерном луче с хаотическими спеклами.


Увеличивая интенсивность спеклов, они увидели, как облако-конденсат, который в нормальном состоянии имел округлый профиль, вдруг покрывался полосами, слабо связанными друг с другом, а потом и исчезал вовсе. Точнее, в сильном поле спеклов как раз и наблюдалась локализация: весь конденсат распадался на множество мелких «конденсатиков», каждый из которых сидел в своей потенциальной яме и ничего не «знал» о присутствии других конденсатов. Такое забавное состояние вещества, в котором сосуществовали квантовые эффекты и хаотичность, получило название квантового бозе-стекла, по аналогии с обычным стеклом с хаотическим расположением атомов.


Авторы работы отмечают, что представленные результаты — только начало их исследований. В их планы входит изучение того, как хаотическая добавка к потенциалу влияет на возбуждение и колебание бозе-конденсата, на явление сверхтекучести. Результаты этих экспериментов и их сопоставление с теоретическими расчетами будут интересны для всей физики конденсированных сред: ведь явление локализации встречается в ней повсюду.


Игорь Иванов


Дизайн и программирование N-Studio 
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я
  • Chen Wev .  honorary member of ISSC science council

  • Harton Vladislav Vadim  honorary member of ISSC science council

  • Lichtenstain Alexandr Iosif  honorary member of ISSC science council

  • Novikov Dimirtii Leonid  honorary member of ISSC science council

  • Yakushev Mikhail Vasilii  honorary member of ISSC science council

  • © 2004-2019 ИХТТ УрО РАН
    беременность, мода, красота, здоровье, диеты, женский журнал, здоровье детей, здоровье ребенка, красота и здоровье, жизнь и здоровье, секреты красоты, воспитание ребенка рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок медицина, клиники и больницы, болезни, врач, лечение, доктор, наркология, спид, вич, алкоголизм православные знакомства, православный сайт творчeства, православные рассказы, плохие мысли, православные психологи рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок