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

Вперше в історії вчені спостерігали, як квантова крапля “розпадається” на частини — класичне явище капілярної нестабільності вдалося зафіксувати у квантовому газі. Даний результат відкриває шлях до нових квантових технологій.

Дана робота була опублікована в журналі Physical Review Letters (PRL) .

Так, незвичайний дослід нещодавно було проведено у Лабораторії квантових сумішей Національного інституту оптики. вчені вперше зафіксували явище капілярної нестабільності у незвичайному середовищі – ультрарозрідженому квантовому газі.

У новому експерименті вчені використали суміш ультрахолодних атомів калію і рубідію. За допомогою оптичного хвилеводу вони сформували вузьку квантову краплю. Згодом ця крапля витягувалась у тонку нитку, яка при досягненні критичної довжини розпадалась на окремі менші краплі — майже так само, як це відбувається зі звичайною водою в макросвіті.

Капілярна нестабільність, або нестабільність Плато-Релей, проявляється в таких явищах, як розрив струмка води на краплі або утворення мильних бульбашок. Вона пов’язана з поверхневим натягом – прагненням рідини мінімізувати свою поверхню. Вперше цю класичну поведінку вдалося відтворити у системі, яка підпорядковується законам квантової механіки.

На наднизьких температурах атоми втрачають індивідуальність і поводяться як квантове ціле. У таких умовах можливе створення так званих квантових крапель — кластерів атомів, що самоутримуються, стабілізованих за рахунок квантових ефектів. Дослідники під керівництвом Олесії Буркіанті за допомогою оптичних методів створили та спостерігали еволюцію такої краплі із суміші ультрахолодних атомів калію та рубідії.

Після звільнення в оптичному хвилеводі крапля розтягувалася в тонку нитку, яка при досягненні критичної довжини розпадалася більш дрібні краплі. Їхня кількість залежала від довжини вихідної нитки, аналогічно тому, як розбивається цівка рідини в макросвіті.

“Ми вперше описали розпад квантової краплі як наслідок капілярної нестабільності – раніше такої поведінки в атомних газах не спостерігалося”, – пояснив Чіара Форт з Університету Флоренції .

На думку вчених, результати дослідження відкривають шлях до створення масивів квантових крапель, які можуть бути використані у майбутніх квантових технологіях.