Физики из Йельского университета* под руководством Девида Демилля впервые провели успешный опыт по лазерному охлаждению не атомов, а целых молекул. Молекула монофторида стронция (SrF) была охлаждена до температуры лишь немного выше абсолютного нуля.

Методика лазерного охлаждения отдельных атомов известна уже давно, но целая молекула поддалась ученым впервые.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Охлаждение основано на том, что атомы поглощают фотоны, а затем испускают их. При многократном повторении этого процесса атомы постепенно теряют свою кинетическую энергию, то есть охлаждаются. Молекулы тяжелее, чем атомы и менее чувствительны к воздействию лазера. Кроме того, они обладают колебательной и вращательной энергией межатомных связей, что усложняет охлаждение. Фторид стронция был выбран потому, что согласно расчетам, колебательная энергия этой молекулы невелика.

Атомы, охлажденные до температуры, близкой к абсолютному нулю, начинают подчиняться законам квантовой механики. У нагретых молекул квантовые эффекты замаскированы энергией колебаний, вращений и кинетической энергией движения. Можно сказать, что при температурах, близких к абсолютному нулю, атомы и молекулы ведут себя как волны.

Ранее для получения суперхолодных молекул ученые сначала охлаждали отдельные атомы, а затем сшивали их в молекулы. Демилль и его команда подобрали длину волны лазера, которая гасит вращение атомов в молекуле. С помощью этой технологии они добились успеха. Исследователям удалось охладить молекулы фторида стронция до 300 микрокельвинов. Сейчас ученые работают над тем, чтобы еще снизить температуру и непосредственно понаблюдать квантово-механические эффекты в различных молекулах.

Охлажденные молекулы можно будет использовать в так называемых квантовых компьютерах, которые по мощности должны превзойти современные суперкомпьютеры.

*Деятельность Yale University («Йельский Университет») признана нежелательной на территории РФ.