Атомы поместили внутрь другого атома

Ученым удалось получить новую форму материи, в которой между электронной оболочкой и ядром атома располагаются другие атомы.

В такой необычной ситуации обнаруживается связь между заряженным электроном и нейтральными атомами.

Из школьной физики известно, что электронные орбитали находятся на существенном расстоянии от ядра атома. Обычно пространство между ними пусто, но можно ли туда поместить другие частицы? В новой работе физики экспериментально подтвердили, что такое связанное состояние можно реализовать. Состояние они назвали ридберговским поляроном.

Чтобы достичь этого состояния, необходимо скомбинировать два явления атомной физики: ридберговские атомы и конденсат Бозе — Эйнштейна. Ридберговские атомы — это водородоподобные системы, в которых один электрон переведен в высоковозбужденное состояние, вращается на еще большем расстоянии, чем обычно, и притягивается к суммарному заряду ядра и оставшихся электронов, то есть к одному протону в первом приближении.

Конденсат Бозе — Эйнштейна — это особая форма материи, которая достигается при сверхнизких температурах, при которой частицы, например, атомы или молекулы, могут коллективно находиться в одном квантовом состоянии. В частности, таким конденсатом является сверхтекучий гелий.

В новой работе создавался конденсат из атомов стронция. Затем при помощи лазера один из атомов переводился в высоковозбужденное состояние. В результате получались ридберговские атомы с расстоянием между внешним электроном и ядром до нескольких сотен нанометров, что более чем в тысячу раз больше, чем в атоме водорода.

Это настолько далеко, что между электроном и ядром помещалось множество других атомов в основном состоянии — в некоторых экспериментах их было до 170.

Природа этой связи в слабом квантовомеханическом рассеянии медленного электрона на атомах, что не вызывает существенного изменения орбиты. Такой феномен возможен только при сверхнизких температурах: энергия этой связи намного меньше, чем, например, между атомами в кристалле, и при повышении температуры такая система развалится.

Авторы называют достигнутый результат прекрасной возможностью исследовать свойства конденсата Бозе — Эйнштейна на малых масштабах и с высокой точностью.

По материалам: (https://news.rambler.ru/science)

Читайте другие материалы журнала «Международная жизнь» на нашем канале Яндекс.Дзен.

Подписывайтесь на наш Telegram – канал: https://t.me/interaffairs