Kansase Osariigi Ülikooli juhitud kvantmeehaanika uurimuses avastati uus aatomite seotud olek, mis võib aidata teadlastel paremini mõista ainet ja selle koostist.
Hetkel veel nimetamata seotud olek, mida füüsikud kutsuvad hetkel oma uurimuses lihtsalt ,,meie olekuks,” rakendub kolmele identsele aatomile, mis on omavahel nõrgalt seotud – käitumine, mida kvantmehaanikas tuntakse kolme keha seotud olekuks. Selles olekus saavad kokku kleepuda kolm aatomit, kuid mitte kaks. Lisaks saavad mõningatel juhtudel kolm aatomit kleepuda kokku ka siis, kui kaks neist tõukuvad üksteisest ning lõhuvad ühenduse, kirjutab Sciencedaily.com.
,,See on intuitsiooniga vastuolus, sest mitte ainult pole kahe aatomi vastasmõju liiga nõrk, et aatomeid koos hoida, vaid lisaks püüab see pidevalt aatomeid üksteisest lahku lüüa, mis pole ilmselgelt see eesmärk, kui me tahame asju koos hoida,” lausus Brett Esry, uurimuse peaautoreid.
Antud olek sarnaneb Efimovi kolme keha olekuga – nõrgalt seotud kvantolekuga, mille pakkus esimesena välja vene füüsik Vitaly Efimov 1970ndatel. Esmakordselt õnnestus teadlastel Efimovi kolme keha olekut vaadelda rohkem kui 30 aastat hiljem 2006. aasta eksperimendis, kus kasutatid ülikülmasid aatomgaase. Need gaasid on vaid miljardik Kelvinit üle absoluutse nulli – temperatuur, mida saab saavutada vaid üksikutes laboratooriumites üle kogu maailma. Esry sõnul on vaja neidsamu aatomgaase, et nende kvantolekut eksperimentaalselt vaadelda, sest ka see olek eksisteerib sellisel temperatuuril.
Kui Efimovi kolme keha olek võib esineda vaid ülikülmades tingimustes ning bosoni nime kandvate aatomitega, eksisteerib Esry töörühma avastatud olek nii bosonite kui ka fermionite puhul.
Uus kvantolek jääb väikesesse vahemikku, mis asub lühimaa ja pikamaa vastasmõjude vahele. Lühimaa ja pikamaa vastasmõjud ehk jõud on kaugused, millel osakeste vastasmõjud on veel efektiivsed. Pikamaa vastasmõju korral on osakestevaheline kaugus suurem ning nad ei pea üksteist puudutama, et üksteist jõuga mõjutada. Lühimaa vastasmõju korral peavad osakesed asuma aga üksteisele palju lähemal ning piljardkuulide sarnaselt üksteist mõjutama, selgitas Esry. Efimovi kolme keha olekud eksisteerivad vaid lühimaa vastasmõju jaoks.
,,Meie leitud kolme keha olekud tekivad selliste vastasmõjude korral, mis pole ei lühi- ega kaugmaalised,” ütles Esry. ,,Selle asemel asuvad nad täpselt kahe vastasmõju piiril. Seega täidab see uus avastus sellise lünga teadmistes kolme keha süsteemide ja kvantmehaanika kohta, mida teadlased on uurinud juba sajandeid, sealhulgas Maad, Kuud ja Päikest uurinud Sir Isaac Newton.”
Lisaks võivad teadlased leida rakenduse sellele kvantolekule eksperimentides, mis hõlmavad ülikülmasid gaase.
,,See ongi uurimuste põhiloomus. Me katsetame asju, mis on loodetavasti kellegi jaoks 20 aasta pärast või hiljemgi kasulikud. Efimov pidi ootama 35 aastat, et näha oma olekute tegelikku realiseerimist ning kasutamist kolme keha süsteemide mõistmisel. Me loodame, et meil nii kaua oodata ei tule,” sõnas Esry. Järgnevalt plaanivad teadlased seda kvantolekut lähemalt uurida ning avastada, kuidas bosonite ja fermionide erinevad kombinatsioonid selles käituvad.
Teadusartikkel: “New Class of Three-Body States“
Leave a Reply