Унікальний експеримент в Італії завершився науковою сенсацією: науковці вперше побачили, як “рве” квантову краплю

Нещодавно в Лабораторії квантових сумішей Національного інституту оптики (Італія) вчені провели експеримент, який відкрив нову сторінку в дослідженнях квантових систем. Дослідники вперше спостерігали, як утворена із ультрахолодних атомів крапля під впливом капілярних сил перетворюється на нитку, а потім розпадається на кілька дрібніших фрагментів — явище, раніше відоме лише у макроскопічних рідинах.

Опублікування результатів

Стаття з описом цих спостережень з’явилася в журналі Physical Review Letters (PRL). Експеримент ґрунтується на використанні суміші атомів калію та рубідію, охолоджених до наднизьких температур та утриманих в оптичному хвилеводі.

Механізм розпаду

Після формування компактної квантової краплі оптичне поле починало її витягати, подовжуючи у тонку нитку. При досягненні певної критичної довжини ця нитка втрачала стабільність та «розривалася» на менші краплі. Динаміка поділу виявилася аналогічною класичній нестабільності Плато–Рейлея, яка проявляється, наприклад, у розриві водяного струмка.

Що таке капілярна нестабільність?

Капілярна нестабільність описує процес, коли рідина прагне зменшити площу поверхні за рахунок розриву цівки на окремі каплі. У класичній гідродинаміці це пояснюють дією поверхневого натягу. Відтепер подібний ефект виявлено й у квантовому газі.

Роль квантових ефектів

На наднизьких температурах окремі атоми калію і рубідію перестають діяти незалежно й об’єднуються в єдину квантову сутність. Цьому сприяють флюктуації та міжатомні взаємодії, що створюють «квантові краплі» — стабільні утворення завдяки балансуванню сил відштовхування і квантового тиску.

Подальші перспективи

На думку авторів дослідження, контрольована генерація та керування масивами квантових крапель можуть стати основою для нових прикладних розробок у квантових технологіях — від точних вимірювальних приладів до елементів квантових обчислювальних систем.