Άτομα σε ελεύθερη κίνηση που περιφέρονται χωρίς περιορισμούς, καταγράφηκαν για πρώτη φορά στην κάμερα των επιστημόνων του MIT. Αυτό επιτρέπει στους φυσικούς να μελετήσουν καλύτερα τα κβαντικά φαινόμενα που έχουν προβλεφθεί εδώ και καιρό από τα μαθηματικά μοντέλα μας. Το νέο επίτευγμα είναι μια απόδειξη για κάτι που μέχρι τώρα γνωρίζαμε μόνο θεωρητικά στην κβαντική φυσική.
Οι ερευνητές του MIT πίσω από την ανακάλυψη, κατασκεύασαν ένα σύστημα καμερών «μικροσκοπίας με ατομική ανάλυση», που αρχικά τοποθετούσε άτομα σε ένα περιορισμένο νέφος, όπου περιφέρονται ελεύθερα. Στην συνέχεια, ένα φως από laser παγώνει τα άτομα στη θέση τους για να τα καταγράψει.
«Μπορούμε να δούμε μεμονωμένα άτομα σε αυτά τα ενδιαφέροντα νέφη ατόμων και τι κάνουν σε σχέση μεταξύ τους, κάτι που είναι πανέμορφο», λέει ο φυσικός Martin Zwierlein, από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (MIT).
Η νέα τεχνολογία καταγραφής ατόμων καθώς αλληλεπιδρούν, προσφέρει νέες ευκαιρίες για τη μελέτη της ύλης στις μικρότερες κλίμακες, δηλαδή σε κβαντικό επίπεδο. Οι ερευνητές έχουν ήδη ξεκινήσει την μελέτη αρκετών σπάνιων ατομικών μοτίβων.
Αυτά τα μοτίβα περιλαμβάνουν μια κατάσταση γνωστή ως συμπύκνωση Bose-Einstein – η οποία αποτελείται από μποζόνια και φερμιόνια καθώς αυτά γίνονται ζεύγη. Με αυτό τον τρόπο μπορούμε να κατανοήσουμε πως συμπεριφέρονται και πως αλλάζουν συμπεριφορά τα απίστευτα μικροσκοπικά άτομα, που αποτελούν τα πάντα γύρω μας, ακόμα και εμάς τους ίδιους.
Ως ένα άλλο παράδειγμα, η ομάδα μπόρεσε να καταγράψει απευθείας μια εικόνα ενός «κύματος de Broglie» , που πήρε το όνομά του από τον Γάλλο φυσικό Louis de Broglie, στο οποίο τα μποζόνια συνενώνονται. Αυτή η θεωρία είναι εν μέρει υπεύθυνη για τις απαρχές της σύγχρονης φυσικής.
Αν και αυτά έχουν μελετηθεί στο παρελθόν, τώρα έχουμε την δυνατότητα να τα αναλύσουμε με πολύ μεγαλύτερη λεπτομέρεια, επιτρέποντας στους επιστήμονες να κάνουν ακριβείς μετρήσεις και παρατηρήσεις που μέχρι σήμερα δεν ήταν δυνατές, πόσο μάλλον σε μεμονωμένα άτομα.
Αυτή είναι η πρώτη φωτογραφία που ανέβηκε στο διαδίκτυο!
«[Οι υπάρχουσες] τεχνικές σάς επιτρέπουν να δείτε το συνολικό σχήμα και τη δομή ενός νέφους ατόμων, αλλά όχι τα ίδια τα μεμονωμένα άτομα», λέει ο Zwierlein. «Είναι σαν να βλέπετε ένα σύννεφο στον ουρανό, αλλά όχι τα μεμονωμένα μόρια νερού που αποτελούν το σύννεφο».
Η παρακολούθηση των ατόμων είναι μια τρομερά δύσκολη διαδικασία. Αυτά τα σωματίδια έχουν μέγεθος μόλις το 1/10 του νανομέτρου, δηλαδή το ένα εκατομμυριοστό του πάχους μιας ανθρώπινης τρίχας. Αυτός είναι και ο λόγος που απαιτούνται πολύπλοκές διατάζεις απεικόνισης.
Τώρα, με τη νέα τεχνολογία, οι φυσικοί έχουν ένα υπερόπλο στα χέρι τους για να πάνε την επιστήμη και τον κόσμο ένα βήμα πιο μπροστά. Οι επιστήμονες πίσω από την κάμερα, θέλουν να την χρησιμοποιήσουν για να διερευνήσουν περισσότερες αλληλεπιδράσεις και συμπεριφορές ατόμων.
Απίστευτο το τι μπορεί να κάνει η επιστήμη και η τεχνολογία, έτσι;
Η έρευνα έχει δημοσιευτεί στο Physical Review Letters.
