06.12.2009
На рис.: Физики разработали новый метод для измерения температуры ультрахолодных атомов. Illustration: Alan Stonebraker.
Физики уже научились охлаждать атомы до нескольких миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля, но даже этого недостаточно, чтобы проводить некоторые эксперименты. Еще Ричард Фейнман мечтал об исследованиях с сильно охлажденными атомами, чтобы наблюдать за сложным квантово-механическим поведением электронов в некоторых материалах. Но для этого потребуется охладить атомы, по крайней мере, еще в сто раз. К сожалению, действия термометров, которые могут измерять температуру в несколько миллиардных долей градуса, основаны на законах физики, которые не работают при еще более низких температурах.
Ученые из MIT (the MIT-Harvard Center for Ultra-Cold Atoms) разработали термометр, который сможет работать при таком невероятно холодном режиме, и описали его работу в журнале Physical Review Letters. Они предлагают для этого систему из ансамбля атомов рубидия в двух состояниях в трехмерной оптической решетке. В присутствии слабого градиента магнитного поля атомы в разных состояниях обладают разными магнитными моментами. При очень низкой температуре по ширине доменных стенок (которые зависят от градиента магнитного поля и других параметров) можно судить о температуре системы.
Физики не только показали, как действует новый метод на примере атомов, охлажденных до одной миллиардной градуса, но и доказали, что новый «магнитный термометр» будет работать и для атомов, в сотни раз более холодных. А это, в свою очередь, означает, что ученые получат бесценный инструмент для исследований, раздвигающих границы «холода». Самая низкая измеренная температура – наноКельвин, при которой система достигает квантового режима.
Spin Gradient Thermometry for Ultracold Atoms in Optical Lattices, David M. Weld, Patrick Medley, Hirokazu Miyake, David Hucul, David E. Pritchard, and Wolfgang Ketterle, Phys. Rev. Lett. 103, 245301 (2009) - Published December 07, 2009.
http://physics.aps.org/pdf/10.1103/PhysRevLett.103.245301.pdf
