На рисунке: Пушка Гаусса наоборот. Когда атомы проходят через нее, высокоскоростная электроника включает замедлители – магнитное поле в 5 Тесла от каждой катушки индуктивности. Такая установка вместе с дополнительной системой охлаждения позволяет «ловить» и охлаждать разные атомы.
Stopping Supersonic Beams with a Series of Pulsed Electromagnetic Coils: An Atomic Coilgun Mark G. Raizen et al. Phys. Rev. Lett. 100, 093003 (issue of 7 March 2008)
Single Photon Atomic Cooling. Mark G. Raizen et al. Phys. Rev. Lett. 100, 093004 (issue of 7 March 2008)
Охлаждать атомы до температуры, близкой к абсолютному нулю, можно с помощью лазерных методов, но только десятую часть элементов из таблицы Менделеева, которая обладает подходящей структурой уровней у атомов. Новый двухступенчатый метод, описанный в работах, вышедших в Physical Review Letters, позволяет охладить 90 процентов элементов. Ученые из Техасского университета в Остине (США) показали, как пучок атомов проходит через магнитную тормозящую систему и затем охлаждается.
Провел исследование Марк Рэйзен (Mark Raizen) с коллегами. Любой атом с неспаренным электроном – парамагнитный, то есть, его движением в какой-то мере можно управлять с помощью магнитного поля. Около 90 процентов элементов периодической таблицы парамагнитны в основном состоянии, также как и многие простые молекулы. Команда Рэйзена придумала, как замедлить парамагнитные частицы, а потом понизить их температуру.
С помощью импульсов магнитного поля ученые замедлили пучок возбужденных парамагнитных атомов неона, которые летели словно пули в стволе. Пучок пролетал сквозь 64 соленоида, каждый из которых производил микросекундные импульсы величиной в 5 Тесла. Ученым удалось значительно снизить скорость пучка – с 450 до 56 метров в секунду, уменьшив при этом на 98 процентов его кинетическую энергию. Планируется полностью остановить пучок атомов, поймав их в магнитную ловушку при температуре около ста миллиКельвинов. Во второй работе ученые описывают способ «однофотонного» охлаждения атомов с помощью атомов рубидия в магнитной ловушке и оптической. Им удалось собрать 150,000 атомов при температуре 7 микроКельвинов. В будущем Рэйзен намеревается охладить тритий – радиоактивный изотоп водорода, при распаде которого ученые могут вычислить массу покоя нейтрино.
Несмотря на ряд ограничений, новый метод можно использовать для большинства атомов, которые можно поймать в магнитную ловушку, говорит Рэйзен.
