Īpaši auksts modelis biezpiena lietām

Trimmeri plānā gāzē varētu kaut ko atklāt par matērijas veidošanos

Tikai trīs ir Borromea gredzeni neatdalāmi. Ja viena trūkst, pārējie divi sabrūk. Maks Planka pētnieki tagad ir izveidojuši trīs daļiņu savienojumus ultralodzes gāzēs, kas uzvedas gandrīz vienādi. © MPI kodolfizikai
lasīt skaļi

No vienas galējības fiziķi varēja uzzināt kaut ko par citu. Ar ārkārtīgi aukstiem atomiem Maks Planka pētnieki ir veikuši eksperimentus, kas arī varētu atklāt kaut ko par ārkārtīgi karsto laiku neilgi pēc Lielā sprādziena. Viņi sagatavoja ļoti aukstu un plānu litija atomu gāzi, lai tos varētu iedalīt trīs veidos. Trīs šķirņu daļiņas veido stāvokļus, kurus saskaņā ar itāļu ģimenes ģerboni sauc par Borromean. Līdzīgi protoni un neitroni, kas izveidojās tūlīt pēc lielā sprādziena, un mūsdienās veido mūsu lietas galvenos veidojošos elementus.

Auksto atomu modelis tagad piedāvā jaunas iespējas izpētīt šādus apstākļus - arī tāpēc, ka šajā sistēmā daļiņu mijiedarbību var īpaši ietekmēt, norāda zinātnieki žurnālā "Physical Review Letters".

Trīsstūrveida attiecības pastāv arī ar atomiem

Kopīgumam ir simbols: Filippo Borromeo, iespējams, vēlējās paust nelokāmu draudzību ar saviem atbalstītājiem, kad 15. gadsimta vidū viņš ģimenes ģerbonī iekļāva Borromea gredzenus. Tie ir tik savstarpēji saistīti, ka veido tikai trīs vienību. Ja trūkst viena gredzena, pārējie divi sabrūk. Tas attiecas ne tikai uz kādu draudzību, bet arī uz īpašu ménage à trois, kurā iekļūst atomi vai elementāras daļiņas.

Heidelbergas Maksa Planka Kodolfizikas institūta fiziķi tagad ir apvienojuši ārkārtīgi auksta litija gāzes atomus šādā savienojumā, kas var pastāvēt tikai kā trimmeris, tas ir, kā trīsstūrveida attiecības. Līdzīgu īpašību kombinācija veido arī kvarkus protonos un neitronos, kas veido redzamo Visuma masu.

Materiālu veidojošie elementi takā

Tas, kā trīs litija atomi apvienojas, veidojot trimerus, varētu atklāt kaut ko par to, kā mūsu matērijas pamatnes veidojās neilgi pēc Lielā sprādziena no ārkārtīgi blīvās un karsto daļiņu vircas, kas veidojas kvarka-gluona plazmā. Vai kā rodas neitronu zvaigznes, kuras arī sastāv no šīs sasmalcinātās matērijas formas un kuru precīzās īpašības ir maz zināmas. Atšķirībā no daļiņu paātrinātājiem, kur kvarka-gluona plazma jau ir tieši ģenerēta un pētīta, fiziķi daudzos parametros var eksperimentēt ar aukstajiem atomiem, lai kontrolētu daļiņu mijiedarbību. displejs

Tikai ar zināmām eksperimentālām prasmēm var iegūt gāzi, kurā var apvienot trīs litija atomus. Tas sākas ar grūtībām atdzesēt atomu gāzi gandrīz līdz absolūtai temperatūras nullei. Šim nolūkam Heidelbergas zinātnieki ap Selimu Johimu piepilda apmēram miljonu litija atomu optiskā dipola slazdā. Šādā gadījumā spēcīgs lāzers ieslodzīs daļiņas ar to elektromagnētisko spēku un stingri noturēs. Daļiņas pārvietojas tieši tikpat lielā mērā kā grādas miljons daļas virs absolūtās nulles.

Trīs daļiņu grupas

Tomēr Heidelbergeram nav pat pusceļā, lai tiktu galā ar trimmeriem. Šādā aukstā gāzē, kvantu gāzē, atomi viens otru automātiski neatrod, viens otram pat nepastāv.

Pie absolūtās nulles litija atomi katru stāvokli aizņem tikai vienu reizi, tāpat kā elektroni atomā, J skaidro Jočims. Litija atomi pieder fermioniem, un fermioni pēc savas būtības ir ļoti savdabīgi: atšķirībā no boziem, diviem šo sugu pārstāvjiem nekad nevajadzētu atrasties vienā stāvoklī, ko aizliedz kvantu fizikas likumi. Bet, lai to izdarītu kopā, viņiem būs jādara tikai tas - viņiem būs jāuzņemas tāds pats kustības stāvoklis. Nepieciešamā izlīdzināšana principā novērš daļiņu sadursmi.

"Tagad grūtības sagādā tas, ka gāzē ir tieši trīs daļiņu grupas, kas atšķiras viena no otras īpašībās, kas nav kustības stāvoklis, " saka Timo Ottenšteins, kurš ir atbildīgs par eksperimentu bija iesaistīts. Tikai tad trīs daļiņas, kas katra pieder citai grupai, var atpazīt un saduras. Tādā gadījumā viņi var pieņemt tādu pašu kustības stāvokli, jo tie ir jānošķir ar citu īpašību.

Litija atomi spin stāvoklī

Šim nolūkam Heidelbergas zinātnieki katrs ir nosūtījis vienu trešdaļu no litija atomiem, ko radioviļņi sūta, noteiktā griešanās stāvoklī. Daļiņas griešanās atbilst tās magnētiskajam momentam. Tas ir, katra daļiņa atgādina niecīgu stieņa magnētu. Starp citu, stieņu magnēti ir izlīdzināti, trīs litija atomu grupas pēc apstarošanas ar radioviļņiem atšķiras. Līdz šim pētnieki ir spējuši sadalīt līdzīgas gāzes tikai divās grupās, katrai no tām ir savs centrifūga.

Pat tad trīs daļiņas vēl nesastāv no brīvajiem gabaliem. Tikai ar magnētiskā lauka palīdzību apvienojiet Selimu Johimu un viņa darbiniekus - pa vienam pārstāvim no katras grupas. Pareiza magnētiskā lauka stiprumu Heidelbergas fiziķi noteica vairākos tūkstošos mērījumu. "Mēs negaidījām, ka šis eksperiments būs veiksmīgs, " saka Džohims: "Tāpēc mēs eksperimentālo iestatījumu izstrādājām tā, lai tas būtu piemērots arī citiem izmeklējumiem un tādējādi darbam šaubu gadījumā nebija velti

Pētnieki vēlas pagarināt trimmera kalpošanas laiku

Līdz šim daļiņas palika bora stāvoklī tikai sekundes daļas. Pēc ātras triju kontakta viena daļiņa lido prom un pārējās divas atstāj kā kopīgu pāri. Gan daļiņa, gan atgrūstā daļiņa arī absorbē tik daudz enerģijas, ka tās tiek katapulētas no dipola slazda. Tādēļ Heidelbergas pētnieki vēl nevar detalizētāk izpētīt borromijas stāvokli.

Bet tas mainīsies: "Mēs jau realizējam dažas idejas, kā pagarināt trimmera kalpošanas laiku, " saka Jochim, dodot ieguldījumu apmaiņā starp atomu un daļiņu fiziķiem.

(MPG, 28.01.2009. - DLO)