Reja:

Kirish

• 1 Ridberg atomlarining xossalari
  • 1.1 Ridberg atomlarining dipol blokadasi
• 2 Tadqiqot yo'nalishlari va mumkin bo'lgan ilovalar
Eslatmalar

Kirish

Ridberg atomlari(J. R. Rydberg nomi bilan atalgan) - atomlar ishqoriy metallar, bunda tashqi elektron juda hayajonlangan holatda (darajagacha n ~ 100). Atomni asosiy holatdan hayajonlangan holatga o'tkazish uchun u rezonansli lazer nuri bilan nurlanadi yoki RF razryad boshlanadi. Rydberg atomining o'lchami n = 100 uchun asosiy holatdagi bir xil atomning o'lchamidan deyarli 10 000 marta kattaroqdir (quyidagi jadvalga qarang).

1. Ridberg atomlarining xossalari

Radius orbitasida aylanuvchi elektron r Nyutonning ikkinchi qonuniga ko'ra yadro atrofida u kuchni boshdan kechiradi:

qayerda k= 1/(4πe 0), e elektronning zaryadidir.

Orbital moment birliklarda ħ teng:

Bu ikki tenglamadan “n” holatdagi elektronning orbital radiusi ifodasini olamiz.

Rubidiy atomini Ridberg holatiga lazer bilan qo'zg'atish sxemasi

Bunday vodorodga o'xshash atomning bog'lanish energiyasi

bu erda Ry = 13,6 eV - Ridberg doimiysi, va δ yadro zaryadining nuqsoni, bu umuman olganda n ahamiyatsiz. O'rtasidagi energiya farqi n-m va n+1-inchi energiya darajalari taxminan teng

Atomning xarakterli kattaligi rn va elektron aylanishning tipik yarim klassik davri teng

qayerda a B = 0,5×10 -10 m Bor radiusi, va T 1 ~ 10 −16 s.

Keling, vodorod atomining asosiy va Ridberg holatlarining ba'zi raqamlarini taqqoslaylik.

1.1. Ridberg atomlarining dipol blokadasi

Atomlar asosiy holatdan Ridberg holatiga qo'zg'atilganda, qiziqarli hodisa ro'y beradi. dipol blokadasi. Bo'shatilgan atom bug'ida asosiy holatdagi atomlar orasidagi masofa katta va atomlar o'rtasida deyarli hech qanday o'zaro ta'sir mavjud emas. Biroq, atomlar Ridberg holatiga qo'zg'atilganda, ularning orbital radiusi ga ortadi n 2 ~1 mkm gacha. Natijada, atomlar "yaqinlashadi", ular orasidagi o'zaro ta'sir sezilarli darajada oshadi, bu esa atomlar holatining energiyasini o'zgartirishga olib keladi. Bu nimaga olib keladi? Faraz qilaylik, kuchsiz yorug'lik impulsi bilan faqat bitta atom asosiy holatdan Rieberg holatiga qo'zg'alishi mumkin. Xuddi shu darajani boshqa atom bilan to'ldirishga urinish "dipol blokadasi" tufayli imkonsiz bo'lib qoladi.

2. Tadqiqot yo'nalishlari va mumkin bo'lgan ilovalar

Atomlarning Ridberg holatlari bilan bog'liq tadqiqotlarni shartli ravishda ikki guruhga bo'lish mumkin: atomlarning o'zini o'rganish va ularning xususiyatlaridan boshqa maqsadlarda foydalanish.

Tadqiqotning asosiy yo'nalishlari:

• Katta bo'lgan bir nechta shtatlardan n kosmosda ko'proq yoki kamroq lokalizatsiya qilinadigan to'lqin paketini tuzish mumkin. Agar, qo'shimcha ravishda, orbital kvant soni, keyin biz deyarli klassik rasmga ega bo'lamiz: mahalliylashtirilgan elektron bulut uchun yadro atrofida aylanadi uzoq masofa undan.
• Agar orbital momentum kichik bo'lsa, unda bunday to'lqin paketining harakati bo'ladi yarim o'lchovli: Elektron bulut yadrodan uzoqlashadi va yana unga yaqinlashadi. Bu Quyosh atrofida harakatlanayotganda klassik mexanikada juda cho'zilgan elliptik orbitaning analogidir.
• Ridberg elektronining tashqi elektr va magnit maydonlar. Yadroga yaqin bo'lgan oddiy elektronlar asosan yadroning kuchli elektrostatik maydonini his qiladilar. 10 9 V/sm), va ular uchun tashqi maydonlar faqat kichik qo'shimchalar rolini o'ynaydi. Ridberg elektroni yadroning kuchli zaiflashgan maydonini his qiladi ( E~E0/n4), va shuning uchun tashqi maydonlar elektronning harakatini tubdan buzishi mumkin.
• Ikkita Ridberg elektroniga ega bo'lgan atomlar qiziqarli xususiyatlarga ega bo'lib, bitta elektron yadro atrofida boshqasiga qaraganda uzoqroq masofada "aylanadi". Bunday atomlar deyiladi sayyoraviy.
• Gipotezalardan biriga ko'ra, sharli chaqmoq Ridberg moddasidan iborat.

Rydberg atomlarining g'ayrioddiy xususiyatlari allaqachon qo'llanilishini topmoqda

• Radio emissiyasining kvant detektorlari: Rydberg atomlari radio diapazonida hatto bitta fotonni ham qayd etishi mumkin, bu oddiy antennalarning imkoniyatlaridan ancha yuqori.
• Ridberg elektronining bosqichli energiya spektri energiyani aniq o'lchash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan "energiya balansi" bo'lib xizmat qiladi.
• Ridberg atomlari yulduzlararo muhitda ham kuzatiladi. Ular tabiatning o'zi biz uchun yaratilgan juda sezgir bosim sensorlari.

2009 yilda Shtutgart universiteti tadqiqotchilari Ridberg molekulasini olishga muvaffaq bo'lishdi.

Eslatmalar

1. V. Demtroder Lazer spektroskopiyasi: asosiy tushunchalar va asboblar. - Springer, 2009. - 924 p. - ISBN 354057171X
2. R. Heidemann va boshqalar. (2007). "Kuchli blokada rejimida Ridbergning izchil kollektiv qo'zg'alishi uchun dalillar - link.aps.org/abstract/PRL/v99/e163601". Jismoniy ko'rib chiqish xatlari 99 (16): 163601. DOI: 10.1103/PhysRevLett.99.163601 - dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.163601. arħiv:quant-ph/0701120 - arxiv.org/abs/quant-ph/0701120.
3. To'p chaqmoqlarida uyg'unlik - scitation.aip.org/journals/doc/APPLAB-ft/vol_83/iss_11/2283_1.html
4. membrana.ru "Dunyoda birinchi marta Ridberg molekulasi olindi" - www.membrana.ru/lenta/?9250

Ko'pchilik materiyaning uchta klassik holatini osongina nomlaydi: suyuq, qattiq va gazsimon. Ozgina ilm bilganlar bu uchtasiga plazma qo'shadi. Ammo vaqt o'tishi bilan olimlar materiyaning mumkin bo'lgan holatlari ro'yxatini ushbu to'rttadan tashqari kengaytirdilar.

amorf va qattiq

Amorf qattiq jismlar taniqli qattiq holatning juda qiziq kichik to'plamidir. Oddiy qattiq jismda molekulalar yaxshi tashkil etilgan va harakat qilish uchun ko'p joy yo'q. Bu qattiq jismga yuqori yopishqoqlikni beradi, bu oqim qarshiligining o'lchovidir. Suyuqliklar esa tartibsiz molekulyar tuzilishga ega bo'lib, ular oqishi, tarqalishi, shaklini o'zgartirishi va o'zlari joylashgan idishning shaklini olish imkonini beradi. Amorf qattiq jismlar bu ikki holat orasida joylashgan. Vitrifikasiya jarayonida suyuqliklar soviydi va ularning qovushqoqligi shu darajagacha ortadiki, modda suyuqlik kabi oqmaydi, lekin uning molekulalari tartibsiz bo‘lib qoladi va oddiy qattiq jismlar kabi kristall tuzilishga ega bo‘lmaydi.

Amorf qattiq jismning eng keng tarqalgan namunasi shishadir. Ming yillar davomida odamlar kremniy dioksididan shisha yasashmoqda. Shisha ishlab chiqaruvchilar kremniyni sovutganda suyuqlik holati, u erish nuqtasidan pastga tushganda aslida qotib qolmaydi. Harorat pasayganda, viskozite ko'tariladi va modda qattiqroq ko'rinadi. Biroq, uning molekulalari hali ham tartibsizligicha qolmoqda. Va keyin shisha bir vaqtning o'zida amorf va qattiq bo'ladi. Ushbu o'tish jarayoni hunarmandlarga chiroyli va syurreal shisha tuzilmalarni yaratishga imkon berdi.

Amorf qattiq jismlar va oddiy jismlarning funksional farqi nimada? qattiq holat? DA Kundalik hayot unchalik sezilmaydi. Molekulyar darajada tekshirmaguningizcha, shisha mukammal qattiq bo'lib ko'rinadi. Va shisha vaqt o'tishi bilan oqadigan afsona bir tiyinga arzimaydi. Ko'pincha, bu afsona cherkovlardagi eski oynalar pastki qismida qalinroq ko'rinadi, degan dalillar bilan mustahkamlanadi, ammo bu ko'zoynaklarni yaratish vaqtida shisha puflash jarayonining nomukammalligi bilan bog'liq. Biroq, shisha kabi amorf qattiq jismlarni o'rganish tadqiqot uchun ilmiy nuqtai nazardan qiziq. fazali o'tishlar va molekulyar tuzilishi.

Superkritik suyuqliklar (suyuqliklar)

Ko'pgina fazali o'tishlar ma'lum harorat va bosimda sodir bo'ladi. Ma'lumki, haroratning oshishi suyuqlikni gazga aylantiradi. Biroq, harorat bilan bosim ortganda, suyuqlik gaz va suyuqlikning xususiyatlariga ega bo'lgan o'ta kritik suyuqliklar sohasiga sakrab chiqadi. Masalan, o'ta kritik suyuqliklar qattiq jismlardan gaz holida o'tishi mumkin, lekin suyuqlik sifatida erituvchi sifatida ham harakat qilishi mumkin. Qizig'i shundaki, o'ta kritik suyuqlik bosim va haroratning kombinatsiyasiga qarab ko'proq gaz yoki suyuqlikka o'xshash bo'lishi mumkin. Bu olimlarga superkritik suyuqliklardan ko'p foydalanishni topishga imkon berdi.

Garchi o'ta kritik suyuqliklar amorf qattiq moddalar kabi keng tarqalgan bo'lmasa-da, siz ular bilan shisha bilan bo'lgani kabi tez-tez ta'sir o'tkazasiz. Superkritik karbonat angidrid pivo ishlab chiqaruvchi kompaniyalar tomonidan hop bilan o'zaro ta'sirlashganda hal qiluvchi rolini o'ynash qobiliyati uchun yaxshi ko'riladi va kofe kompaniyalari undan yaxshiroq kofeinsiz qahva ishlab chiqarish uchun foydalanadilar. Superkritik suyuqliklar, shuningdek, samaraliroq gidroliz qilish va elektr stantsiyalarining ko'proq ishlashini ta'minlash uchun ishlatilgan yuqori haroratlar. Umuman olganda, siz har kuni o'ta kritik suyuqlikning yon mahsulotlarini ishlatasiz.

degenerativ gaz

Amorf qattiq jismlar hech bo'lmaganda Yer sayyorasida topilgan bo'lsa-da, degeneratsiyalangan moddalar faqat yulduzlarning ayrim turlarida uchraydi. Degeneratsiyalangan gaz moddaning tashqi bosimi Yerdagi kabi harorat bilan emas, balki kompleks bilan aniqlanganda mavjud kvant tamoyillari, xususan Pauli printsipi. Shu sababli, degeneratsiyalangan moddaning tashqi bosimi, agar moddaning harorati pasaysa ham saqlanib qoladi mutlaq nol. Degeneratsiyalangan moddalarning ikkita asosiy turi ma'lum: elektron-degeneratsiya va neytron-degeneratsiya.

Elektron degeneratsiyalangan moddalar asosan oq mittilarda mavjud. U yulduz yadrosida yadro atrofidagi materiya massasi yadro elektronlarini pastroq energiya holatiga siqib chiqarishga harakat qilganda hosil bo'ladi. Biroq, Pauli printsipiga ko'ra, ikkita bir xil zarralar bir xil energiya holatida bo'lolmaydi. Shunday qilib, zarrachalar yadro atrofidagi moddalarni "tepib", bosim hosil qiladi. Bu yulduzning massasi 1,44 quyosh massasidan kam bo'lsagina mumkin. Yulduz bu chegaradan oshib ketganda (Chandrasekhar chegarasi sifatida tanilgan), u shunchaki neytron yulduz yoki qora tuynukga qulab tushadi.

Yulduz yiqilib, aylanganda neytron yulduzi, u endi elektron-degenerativ moddaga ega emas, u neytron-degenerativ moddadan iborat. Neytron yulduzi ogʻir boʻlgani uchun uning yadrosidagi protonlar bilan elektronlar birlashadi va neytronlarni hosil qiladi. Erkin neytronlar (neytronlar bog'lanmagan atom yadrosi) yarim yemirilish davri 10,3 minut. Ammo neytron yulduzning yadrosida yulduz massasi neytronlarning yadrodan tashqarida bo'lishiga imkon beradi va neytron-degenerativ moddani hosil qiladi.

Degeneratsiyalangan moddaning boshqa ekzotik shakllari ham mavjud bo'lishi mumkin, shu jumladan g'alati masala, yulduzlarning noyob shaklida - kvark yulduzlarida mavjud bo'lishi mumkin. Kvark yulduzlar neytron yulduzi va qora tuynuk o'rtasidagi bosqich bo'lib, u erda yadrodagi kvarklar bog'lanmagan va erkin kvarklar sho'rvasini hosil qiladi. Biz bu turdagi yulduzlarni hali kuzatmaganmiz, ammo fiziklar ularning mavjudligini tan olishadi.

Haddan tashqari suyuqlik

Keling, ortiqcha suyuqliklarni muhokama qilish uchun Yerga qaytaylik. O'ta suyuqlik - geliy, rubidiy va litiyning ma'lum izotoplarida mavjud bo'lgan, mutlaq nolga yaqin sovutilgan moddaning holati. Bu holat Bose-Einshteyn kondensatiga o'xshaydi (Bose-Einshteyn kondensati, BEC), bir nechta farqlar bilan. Ba'zi BEClar ortiqcha suyuqlikdir va ba'zi super suyuqliklar BEClardir, ammo barchasi bir xil emas.

Suyuq geliy o'zining ortiqcha suyuqligi bilan mashhur. Geliyni -270 daraja Selsiy bo'yicha "lambda nuqtasi" ga sovutganda, suyuqlikning bir qismi o'ta suyuqlikka aylanadi. Agar ko'pchilik moddalar ma'lum bir nuqtaga qadar sovutilsa, atomlar orasidagi tortishish moddadagi termal tebranishlarni engib, ularning qattiq struktura hosil qilishiga imkon beradi. Ammo geliy atomlari bir-biri bilan shunchalik zaif o'zaro ta'sir qiladiki, ular deyarli mutlaq nol haroratda suyuqlik bo'lib qolishi mumkin. Ma'lum bo'lishicha, bu haroratda alohida atomlarning xarakteristikalari bir-biriga yopishib, ortiqcha suyuqlikning g'alati xususiyatlarini keltirib chiqaradi.

O'ta suyuqliklar o'ziga xos yopishqoqlikka ega emas. Probirkaga qo'yilgan o'ta suyuqlik moddalari probirkaning yon tomonlarini o'rmalay boshlaydi, go'yo tortishish va tortishish qonunlarini buzadi. sirt tarangligi. Suyuq geliy osongina oqib chiqadi, chunki u hatto mikroskopik teshiklardan ham sirg'alib ketishi mumkin. O'ta suyuqlik ham g'alati termodinamik xususiyatlarga ega. Bu holatda moddalar nolga ega termodinamik entropiya va cheksiz issiqlik o'tkazuvchanligi. Bu shuni anglatadiki, ikkita o'ta suyuqlikli moddalarni termal jihatdan farqlash mumkin emas. Agar ortiqcha suyuqlikka issiqlik qo'shilsa, u uni shunchalik tez o'tkazadiki, oddiy suyuqliklarga xos bo'lmagan termal to'lqinlar hosil bo'ladi.

Bose-Eynshteyn kondensati

Bose-Eynshteyn kondensati, ehtimol, materiyaning eng mashhur noaniq shakllaridan biridir. Birinchidan, biz bozonlar va fermionlar nima ekanligini tushunishimiz kerak. Fermion yarim butun spinli zarracha (elektron kabi) yoki kompozit zarracha (proton kabi). Bu zarralar Pauli printsipiga bo'ysunadi, bu esa elektron-degenerativ moddaning mavjudligini ta'minlaydi. Biroq, bozon to'liq butun spinga ega va bitta kvant holati bir nechta bozonlarni egallashi mumkin. Bozonlarga har qanday kuch tashuvchi zarralar (masalan, fotonlar), shuningdek, ba'zi atomlar, jumladan geliy-4 va boshqa gazlar kiradi. Ushbu toifadagi elementlar bosonik atomlar deb nomlanadi.

1920-yillarda Albert Eynshteyn hind fizigi Satyendra Nath Bosening ishini taklif qildi. yangi shakl masala. Eynshteynning asl nazariyasi shundan iboratki, agar siz ba'zi elementar gazlarni mutlaq noldan bir darajaga qadar sovutsangiz, ularning to'lqin funktsiyalari birlashib, bitta "superatom" hosil qiladi. Bunday modda makroskopik darajada kvant effektlarini namoyon qiladi. Ammo elementlarni bu haroratgacha sovutish uchun zarur bo'lgan texnologiya faqat 1990-yillarda paydo bo'ldi. 1995 yilda olimlar Erik Kornel va Karl Viman 2000 atomni mikroskop ostida ko'rish mumkin bo'lgan darajada katta bo'lgan Bose-Eynshteyn kondensatiga birlashtira oldilar.

Bose-Eynshteyn kondensatlari o'ta suyuqliklar bilan chambarchas bog'liq, lekin ayni paytda o'ziga xos xususiyatlarga ega. BEC yorug'likning normal tezligini sekinlashtirishi ham kulgili. 1998 yilda Garvard olimi Lene Xou sigaret shaklidagi BEC namunasi orqali lazer o'tkazish orqali yorug'likni soatiga 60 kilometrgacha sekinlashtira oldi. Keyingi tajribalarda Xou guruhi yorug'lik namunadan o'tganda lazerni o'chirish orqali BECdagi yorug'likni butunlay to'xtatishga muvaffaq bo'ldi. Ushbu tajribalar yorug'lik va kvant hisoblashlariga asoslangan yangi aloqa sohasini ochdi.

Jan-Teller metallari

Jan-Teller metallari materiya holatlari dunyosidagi eng yangi chaqaloqdir, chunki olimlar ularni birinchi marta 2015 yilda muvaffaqiyatli yaratishga muvaffaq bo'lishdi. Agar tajribalar boshqa laboratoriyalar tomonidan tasdiqlansa, bu metallar dunyoni o‘zgartirishi mumkin, chunki ular ham izolyator, ham o‘ta o‘tkazgich xossalariga ega.

Kimyogar Kosmas Prassides boshchiligidagi olimlar rubidiyni uglerod-60 molekulalarining (odatda fullerenlar deb ataladi) tuzilishiga kiritish orqali tajriba o'tkazdilar, bu esa fullerenlarning yangi shaklga ega bo'lishiga olib keldi. Ushbu metall bosim molekulalarning geometrik shaklini qanday o'zgartirishi mumkinligini tasvirlaydigan Jan-Teller effekti sharafiga nomlangan. elektron konfiguratsiyalar. Kimyoda bosimga faqat biror narsani siqish orqali emas, balki avvaldan mavjud tuzilishga yangi atomlar yoki molekulalar qo'shish, uning asosiy xususiyatlarini o'zgartirish orqali erishiladi.

Prassides tadqiqot guruhi uglerod-60 molekulalariga rubidiy qo'shishni boshlaganida, uglerod molekulalari izolyatordan yarim o'tkazgichga o'tdi. Biroq, Jahn-Teller effekti tufayli molekulalar eski konfiguratsiyada qolishga harakat qildilar, bu esa izolyator bo'lishga harakat qilgan moddani yaratdi, ammo elektr xususiyatlari supero'tkazgich. Ushbu tajribalar boshlangunga qadar izolyator va supero'tkazgich o'rtasidagi o'tish hech qachon ko'rib chiqilmagan.

Jahn-Teller metallarining qiziq tomoni shundaki, ular yuqori haroratlarda (odatdagidek 243,2 daraja emas, -135 daraja Selsiy) o'ta o'tkazgichga aylanadi. Bu ularni ommaviy ishlab chiqarish va tajribalar uchun maqbul darajalarga yaqinlashtiradi. Agar hamma narsa tasdiqlansa, ehtimol biz xona haroratida ishlaydigan supero'tkazgichlarni yaratishga bir qadam yaqinlashamiz, bu esa o'z navbatida hayotimizning ko'plab sohalarida inqilob qiladi.

Fotonik modda

Ko'p o'n yillar davomida fotonlar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmaydigan massasiz zarralar ekanligiga ishonishgan. Shunga qaramay, so'nggi bir necha yil ichida MIT va Garvard olimlari yorug'likni massa bilan "berish" va hatto bir-biridan o'tib, bir-biriga bog'langan "yorug'lik molekulalarini" yaratishning yangi usullarini kashf etdilar. Ba'zilar buni yorug'lik qilichini yaratish yo'lidagi birinchi qadam deb hisoblashdi.

Fotonik materiya haqidagi fan biroz murakkabroq, ammo uni tushunish juda mumkin. Olimlar haddan tashqari sovutilgan rubidiy gazi bilan tajriba o'tkazib, fotonik materiya yaratishni boshladilar. Foton gaz orqali otganda, u aks etadi va rubidiy molekulalari bilan o'zaro ta'sir qiladi, energiyani yo'qotadi va sekinlashadi. Axir, foton bulutdan juda sekin chiqib ketadi.

Gaz orqali ikkita foton yuborganingizda g'alati narsalar sodir bo'la boshlaydi, bu Rydberg blokadasi deb nomlanuvchi hodisani keltirib chiqaradi. Atom foton tomonidan qo'zg'atilganda, yaqin atrofdagi atomlar bir xil darajada qo'zg'almaydi. Hayajonlangan atom foton yo'lida. Yaqin atrofdagi atom ikkinchi foton bilan qo'zg'alishi uchun birinchi foton gazdan o'tishi kerak. Fotonlar odatda bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmaydi, lekin ular Rydberg blokadasiga duch kelganlarida, ular bir-birlarini gaz orqali itaradilar, energiya almashadilar va bir-biri bilan o'zaro ta'sirlashadilar. Tashqi tomondan, fotonlar massaga ega bo'lib ko'rinadi va ular bir molekula rolini o'ynaydi, lekin ular aslida massasiz qoladilar. Fotonlar gazdan chiqqanda, ular yorug'lik molekulasi kabi birlashgandek ko'rinadi.

Fotonik materiyaning amaliy qo'llanilishi hali ham so'roq ostida, lekin u albatta topiladi. Ehtimol, hatto chiroqlar ham.

Buzilgan giperhomogenlik

Moddaning yangi holatda ekanligini aniqlashga harakat qilganda, olimlar moddaning tuzilishi bilan bir qatorda uning xususiyatlariga ham e'tibor berishadi. 2003 yilda Prinston universitetidan Salvatore Torquato va Frenk Stillinger materiyaning tartibsiz giperhomogenlik deb nomlanuvchi yangi holatini taklif qilishdi. Garchi bu ibora oksimoron bo'lib ko'rinsa-da, mohiyatida u yaqindan tartibsiz ko'rinadigan, ammo o'ta bir hil va uzoqdan tuzilgan yangi turdagi materiyani nazarda tutadi. Bunday modda kristall va suyuqlik xususiyatlariga ega bo'lishi kerak. Bir qarashda, bu allaqachon plazma va suyuq vodorodda mavjud, ammo yaqinda olimlar kashf qilishdi tabiiy misol hech kim kutmagan joyda: tovuq ko'zida.

Tovuqlarning to'r pardasida beshta konus bor. To'rtta rangni aniqlaydi va biri yorug'lik darajasi uchun javobgardir. Biroq, inson ko'zidan yoki hasharotlarning olti burchakli ko'zlaridan farqli o'laroq, bu konuslar tasodifiy tarqalib ketgan, haqiqiy tartib yo'q. Buning sababi shundaki, tovuqning ko'zidagi konuslarning atrofida begonalashish zonalari mavjud bo'lib, ular bir xil turdagi ikkita konusning yonma-yon bo'lishiga yo'l qo'ymaydi. Istisno zonasi va konusning shakli tufayli ular tartibli shakllanmaydi kristall tuzilmalar(qattiq jismlarda bo'lgani kabi), lekin barcha konuslar bitta deb hisoblanganda, ular quyidagi Prinston rasmlarida ko'rinib turganidek, juda tartibli naqshga ega bo'lib ko'rinadi. Shunday qilib, biz tovuq ko'zining to'r pardasidagi bu konuslarni yaqinroq tekshirganda suyuqlik sifatida tasvirlashimiz mumkin. qattiq uzoqdan qaralganda. Bu biz yuqorida aytib o'tgan amorf qattiq jismlardan farq qiladi, chunki bu o'ta bir hil material suyuqlik vazifasini bajaradi va amorf qattiq- Yo'q.

Olimlar hali ham materiyaning ushbu yangi holatini o'rganmoqdalar, chunki u dastlab taxmin qilinganidan ko'ra keng tarqalgan bo'lishi mumkin. Endi Prinston universiteti olimlari ma'lum bir to'lqin uzunligi bilan yorug'likka javob beradigan o'z-o'zini tashkil qiluvchi tuzilmalar va yorug'lik detektorlarini yaratish uchun bunday o'ta bir hil materiallarni moslashtirishga harakat qilmoqda.

String tarmoqlari

Materiya qanday holatda kosmik vakuum? Ko'pchilik bu haqda o'ylamaydi, lekin so'nggi o'n yil ichida Massachusets texnologiya instituti xodimi Syao Gang-Ven va Garvarddan Maykl Levin materiyaning yangi holatini taklif qilishdi, bu bizni elektrondan tashqarida fundamental zarrachalarni kashf etishga olib kelishi mumkin. .

Tarmoqli suyuqlik modelini ishlab chiqish yo'li 90-yillarning o'rtalarida, bir guruh olimlar ikki yarim o'tkazgich o'rtasida elektronlar o'tganda tajribada paydo bo'lgan kvazizarralarni taklif qilgandan so'ng boshlandi. Kvazizarralar kasr zaryadiga egadek harakat qilganda shovqin bor edi, bu o'sha davr fizikasi uchun imkonsiz bo'lib tuyuldi. Olimlar ma'lumotlarni tahlil qilib, elektron koinotning asosiy zarrasi emasligini va biz hali kashf qilmagan fundamental zarrachalar mavjudligini taxmin qilishdi. Bu ish ularni olib keldi Nobel mukofoti, lekin keyinchalik ma'lum bo'lishicha, tajribadagi xato ularning ish natijalariga kirib kelgan. Kvazizarralar haqida xavfsiz unutilgan.

Lekin hammasi emas. Ven va Levin kvasizarralar g'oyasini asos qilib oldilar va materiyaning yangi holatini, tor-tarmoq holatini taklif qildilar. Bunday holatning asosiy xususiyati kvant chigalligidir. Tartibsiz giperhomogenlik holatida bo'lgani kabi, agar siz yaqin masofa tor-tarmoq moddasiga qarang, u elektronlarning tartibsiz to'plamiga o'xshaydi. Ammo agar siz butun tuzilish sifatida qarasangiz, elektronlarning kvant chigal xususiyatlari tufayli yuqori tartibni ko'rasiz. Keyin Wen va Levin boshqa zarralar va chalkashlik xususiyatlarini qamrab olish uchun o'z ishlarini kengaytirdilar.

Materiyaning yangi holati uchun kompyuter modellarini ishga tushirgandan so'ng, Ven va Levin simli tarmoqlarning uchlari turli xil subatomik zarralarni, jumladan, afsonaviy "kvazizarralarni" ishlab chiqarishi mumkinligini aniqladilar. Bundan ham katta ajablantiradigan narsa shundaki, torli modda tebranib turganda, u buni yorug'lik uchun javob beradigan Maksvell tenglamalariga muvofiq amalga oshiradi. Ven va Levin koinot chigallashgan subatomik zarrachalarning simli tarmoqlari bilan to'ldirilganligini va bu simli tarmoqlarning uchlari biz kuzatayotgan subatomik zarrachalarni ifodalashini taklif qilishdi. Shuningdek, ular simli tarmoq suyuqligi yorug'likning mavjudligini ta'minlashi mumkinligini taklif qilishdi. Agar kosmosning vakuumi torli suyuqlik bilan to'ldirilgan bo'lsa, bu bizga yorug'lik va materiyani birlashtirishga imkon beradi.

Bularning barchasi juda uzoqqa cho'zilgandek tuyulishi mumkin, ammo 1972 yilda (torli to'r takliflaridan o'n yillar oldin) geologlar Chilida g'alati material - gerbertsmititni topdilar. Ushbu mineralda elektronlar uchburchak tuzilmalarni hosil qiladi, ular elektronlarning bir-biri bilan o'zaro ta'siri haqida biz bilgan hamma narsaga ziddir. Bundan tashqari, ushbu uchburchak struktura string-tarmoq modeli tomonidan bashorat qilingan va olimlar modelni aniq tasdiqlash uchun sun'iy gerbertsmitit bilan ishlagan.

Kvark-glyuon plazmasi

Ushbu ro'yxatdagi materiyaning oxirgi holati haqida gapirganda, barchasini boshlagan holatni ko'rib chiqing: kvark-gluon plazmasi. Ilk koinotda materiyaning holati klassik holatdan sezilarli darajada farq qilar edi. Boshlash uchun, bir oz fon.

Kvarklar elementar zarralar, biz adronlar ichida topamiz (masalan, proton va neytronlar). Adronlar uchta kvarkdan yoki bitta kvark va bitta antikvarkdan iborat. Kvarklar kasr zaryadlariga ega va ular kuchli yadro kuchining almashinadigan zarralari bo'lgan glyuonlar tomonidan ushlab turiladi.

Tabiatda erkin kvarklarni ko‘rmaymiz, lekin Katta portlashdan so‘ng erkin kvarklar va glyuonlar bir millisekund davomida mavjud bo‘lgan. Bu vaqt ichida koinotning harorati shunchalik baland ediki, kvarklar va glyuonlar deyarli yorug'lik tezligida harakat qildilar. Bu davrda koinot butunlay ana shu issiq kvark-glyon plazmasidan iborat edi. Bir soniyaning yana bir qismidan so'ng, koinot hadronlar kabi og'ir zarralarni hosil qilish uchun etarlicha soviydi va kvarklar bir-biri bilan va glyuonlar bilan o'zaro ta'sir qila boshlaydi. Shu paytdan boshlab bizga ma'lum bo'lgan Olamning shakllanishi boshlandi va adronlar elektronlar bilan bog'lanib, ibtidoiy atomlarni yarata boshladilar.

Zamonaviy koinotda olimlar katta zarracha tezlatgichlarida kvark-glyuon plazmasini qayta yaratishga harakat qilishdi. Bu tajribalar davomida adronlar kabi og‘ir zarralar bir-biri bilan to‘qnashib, kvarklar qisqa vaqtga ajraladigan haroratni yaratdi. Ushbu tajribalar davomida biz ishqalanish mutlaqo bo'lmagan va oddiy plazmadan ko'ra suyuqlikka o'xshash kvark-glyon plazmasining xususiyatlari haqida ko'p narsalarni bilib oldik. Materiyaning ekzotik holati bilan o'tkazilgan tajribalar bizga koinotimiz qanday va nima uchun yaratilganligi haqida ko'p narsalarni bilib olishga imkon beradi.

2017 yil 15 noyabr Gennadiy

Dunyoga yangicha nazar bilan qarasak: Olimlar materiyaning misli ko‘rilmagan shaklini yaratdilar. (maqolaning tarjimasi)

• darslik

Garvard va Massachusets texnologiya instituti (MIT - MIT) olimlari yorug'lik haqidagi umume'tirof etilgan nuqtai nazarni o'zgartirmoqdalar va buning uchun ular boshqa galaktikaga uchib ketishlari shart emas edi.
Garvard-Massachusets ultrasovuq atomlar markazidagi hamkasblari bilan bir guruh Garvard fizika professori Mixail Lukin va MIT fizika professori Vladan Vuletich fotonlarni bir-biriga bog'lab, molekula hosil qilish uchun gaplasha oldilar, bu materiya holati ilgari faqat sof nazariya edi. Asar 25-sentyabrdagi Nature maqolasida tasvirlangan.

Lukinning so'zlariga ko'ra, kashfiyot yorug'lik tabiati asosidagi o'n yillik an'anaviy ziddiyatni ochib beradi. “Fotonlar qadimdan bir-biri bilan oʻzaro taʼsir qilmaydigan massasiz zarralar deb hisoblangan – axir, ikkita lazer nurlarining porlashi shunchaki bir-biridan oʻtib ketadi”, deydi u.
"Fotonik molekulalar" an'anaviy lazerlarga o'xshamaydi, balki ilmiy fantastika sahifalarida yorug'lik qilichlariga o'xshaydi.

"Yorug'likning ma'lum bo'lgan xususiyatlarining aksariyati fotonlarning massasi yo'qligi va bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmasligidan kelib chiqadi. Biz qilgan ishimiz muhitning maxsus turini yaratish bo'lib, unda fotonlar bir-biri bilan shunchalik kuchli ta'sir qila boshlaydiki, ular boshlanadi. go'yo ular massaga ega bo'lib, molekulalarga birikadi.
Ushbu turdagi fotonik ulanish holati nazariy jihatdan ancha vaqt davomida muhokama qilingan, ammo u hali kuzatilmagan.
Chiroq qilichlari bilan to'g'ridan-to'g'ri o'xshatish kerak emas, - deya qo'shimcha qiladi Lukin. “Bu fotonlar bir-biri bilan oʻzaro taʼsirlashganda, ular bir-birini qaytaradi va aks ettiradi. Ushbu molekulalarda sodir bo'ladigan hodisalarning fizikasi biz filmlarda ko'rgan narsaga o'xshaydi.
Ammo Lukin va uning hamkasblari, jumladan, Ofer Fisterberg, Aleksey Gorshkov, Tibo Peyronel va Chi-Yu Lian "Kuch" dan foydalanish imkoniga ega bo'lmadilar, ular ekstremal sharoitlardan foydalanishga majbur bo'lishdi.
Tadqiqotchilar rubidiy atomlarini vakuum kamerasiga quyishdan boshladilar, so‘ngra lazer yordamida atomlar bulutini minimal darajaga, mutlaq noldan sal yuqoriga sovutish uchun, o‘ta zaif lazer impulslari yordamida atomlar bulutiga bitta fotonni otishdi.
"Foton muhitni tark etgandan so'ng, u o'zligini saqlab qoladi", - Lukin. “Bu biz yorug'lik stakan suvdan o'tganda ko'radigan yorug'likning sinishiga o'xshaydi. Yorug'lik suvga kirib, o'z energiyasining bir qismini muhitga sochadi, lekin uning ichida u yorug'lik va materiya bir-biriga bog'langan holda mavjud bo'lib, tashqariga chiqqanda ham yorug'lik bo'lib qoladi. Bu erda taxminan bir xil jarayon sodir bo'ladi, faqat sovuqroq - yorug'lik juda sekinlashadi va sinishiga qaraganda ancha ko'proq energiya chiqaradi.

Lukin va uning hamkasblari bulutga ikkita fotonni otganda, chiqishdagi fotonlar bitta molekulaga birlashganidan hayratda qolishdi.
Ularni ilgari hech qachon ko'rilmagan molekulani yaratishga nima majbur qildi?

"Bu effekt Ridberg blokadasi deb ataladi, - dedi Lukin, - atom qo'zg'alganda atomlarning holatini tasvirlaydi - qo'shni atomlar bir xil darajada qo'zg'almaydi. Amalda, effekt ikkita foton atomga kirishi bilanoq, degan ma'noni anglatadi. bulut, birinchisi atomni qo'zg'atadi, lekin ikkinchi foton qo'shni atomlarni qo'zg'atishi uchun oldinda bo'lishi kerak.
Natijada, uning so'zlariga ko'ra, ikkita foton, xuddi bulut orqali bir-birini tortadi va itarib yuboradi, shu bilan birga ularning energiyasi bir atomdan ikkinchisiga o'tadi.
"Bu atom o'zaro ta'siri orqali sodir bo'lgan fotonlarning o'zaro ta'siri", deydi Lukin. "Bu fotonlarning molekulalar kabi harakat qilishiga olib keladi va ular muhitni tark etganda, ular bitta foton sifatida emas, balki birgalikda qilishlari mumkin."
Effekt g'ayrioddiy bo'lsa-da, buning uchun amaliy dasturlar mumkin.
"Biz buni o'yin-kulgi uchun qildik (o'yin-kulgi uchun) va biz ilm-fan chegaralarini oshirayotganimiz uchun", deydi Lukin.
"Ammo bu biz qilayotgan ishning kattaroq rasmiga mos keladi, chunki fotonlar kvant ma'lumotlarini uzatish uchun eng yaxshi vosita bo'lib qolmoqda. Asosiy kamchilik shundaki, fotonlar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmaydi.
Kvant kompyuterini yaratish uchun, - deb tushuntiradi u, - tadqiqotchilar kvant ma'lumotlarini saqlay oladigan va kvant mantiqiy operatsiyalari yordamida qayta ishlay oladigan tizimni qurishlari kerak.
Ammo muammo shundaki, kvant mantig'i individual kvantlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirni talab qiladi, bu kvant tizimlari ma'lumotlarni qayta ishlashga o'tishi mumkin.
Bu jarayonda ko‘rsatganimiz bizga yanada uzoqroqqa borish imkonini beradi”, — dedi Garvard professori Mixail Lukin.

"Kvant kaliti yoki fotonik mantiqiy konvertorning amaliy qo'llanilishiga kirishdan oldin, biz ishlashni yaxshilashimiz kerak, shuning uchun bu hali ham kontseptsiyani isbotlash darajasida, ammo bu muhim qadamdir.
Bu erda biz o'rnatgan jismoniy tamoyillar muhim. Tizim klassik hisoblashda ham foydali bo'lishi mumkin, hozirda chip ishlab chiqaruvchilari boshdan kechirayotgan quvvat yo'qotishlarini kamaytirish uchun.
Ba'zi kompaniyalar, jumladan, IBM, yorug'lik signallarini elektr signallariga aylantiradigan optik marshrutizatorlarga asoslangan tizimlarni ishlab chiqdi, ammo ular ma'lum qiyinchiliklarga duch kelishdi.
Lukin, shuningdek, tizim bir kun kelib butunlay yorug'likdan kristal kabi murakkab uch o'lchovli tuzilmani yaratish uchun ishlatilishi mumkinligini aytdi.
"Bu nima uchun foydali bo'lishini hozircha bilmaymiz, ammo bu materiyaning yangi holati, shuning uchun biz ushbu fotonik molekulalarning xususiyatlarini o'rganishni davom ettirganimizda, buning uchun ilovalar paydo bo'lishi mumkinligiga umid qilamiz" u aytdi.

Garvard universiteti (2013 yil, 25 sentyabr). Yorug'likni yangi nurda ko'rish: Olimlar materiyaning hech qachon ko'rilmagan shaklini yaratadilar. ScienceDaily. 2013-yil 25-sentabrda olindi

Ishqoriy metallar, ularda tashqi elektron juda qo'zg'aluvchan holatda bo'ladi (darajagacha n taxminan 1000). Atomni asosiy holatdan hayajonlangan holatga o'tkazish uchun u rezonansli lazer nuri bilan nurlanadi yoki RF razryad boshlanadi. Ridberg atomining o'lchami asosiy holatdagi bir xil atomning o'lchamidan deyarli 106 marta oshib ketishi mumkin. n = 1000 (quyidagi jadvalga qarang).

Ridberg atomlarining xossalari

Radius orbitasida aylanuvchi elektron r yadro atrofida, Nyutonning ikkinchi qonuniga ko'ra, u kuchni boshdan kechiradi

bu erda (- dielektrik sezuvchanlik), e elektronning zaryadidir.

Orbital moment birliklarda ħ teng

Bu ikki tenglamadan elektronning holatdagi orbital radiusi ifodasini olamiz n :

Rubidiy atomini Ridberg holatiga lazer qo'zg'atish sxemasi.

Bunday vodorodga o'xshash atomning bog'lanish energiyasi

qayerda Ry= 13,6 eV Ridberg doimiysi va δ - yadro zaryadining nuqsoni, bu umuman olganda n ahamiyatsiz. O'rtasidagi energiya farqi n-th va n+1-inchi energiya darajalari taxminan teng

Atomning xarakterli kattaligi rn va elektron aylanishning tipik yarim klassik davri teng

qayerda a B= 0,5 10 −10 m Bor radiusi, va T 1 ~ 10 −16 s.

dan o'tish paytida vodorod atomining emissiya to'lqin uzunligi n′ = 91 ustida n = 90 3,4 sm ga teng

Ridberg atomlarining dipol blokadasi

Atomlar asosiy holatdan Ridberg holatiga qo'zg'alganda, "dipol blokadasi" deb ataladigan qiziqarli hodisa ro'y beradi.

Noyob atom bug'ida asosiy holatdagi atomlar orasidagi masofa katta va atomlar o'rtasida deyarli hech qanday o'zaro ta'sir mavjud emas. Biroq, atomlar Ridberg holatiga qo'zg'alganda, ularning orbital radiusi ortadi va 1 mkm ga teng qiymatga etadi. Natijada, atomlar "yaqinlashadi", ular orasidagi o'zaro ta'sir sezilarli darajada oshadi, bu esa atomlar holatining energiyasini o'zgartirishga olib keladi. Bu nimaga olib keladi? Faraz qilaylik, kuchsiz yorug'lik impulsi bilan faqat bitta atom asosiy holatdan Rieberg holatiga qo'zg'alishi mumkin. Xuddi shu darajani boshqa atom bilan to'ldirishga urinish "dipol blokadasi" tufayli imkonsiz bo'lib qoladi.

Tadqiqot yo'nalishlari va mumkin bo'lgan ilovalar

Atomlarning Ridberg holatlari bilan bog'liq tadqiqotlarni shartli ravishda ikki guruhga bo'lish mumkin: atomlarning o'zini o'rganish va ularning xususiyatlaridan boshqa maqsadlarda foydalanish.

Tadqiqotning asosiy yo'nalishlari:

Rydberg atomlarining g'ayrioddiy xususiyatlari allaqachon qo'llanilishini topmoqda

2009 yilda tadqiqotchilar Ridberg molekulasini olishga muvaffaq bo'lishdi (inglizcha) rus .

radio astronomiya

Radioastronomiyada Ridberg atomlari boʻyicha birinchi tajriba maʼlumotlari 1964 yilda R. S. Sorochenko va boshqalar (FIAN) tomonidan santimetr chastota diapazonida kosmik jismlarning nurlanishini oʻrganish uchun moʻljallangan 22 metrli oynali radioteleskopda olingan. Teleskopni Omega tumanligiga qaratganda, ushbu tumanlikdan keladigan radio emissiya spektrida l ≃ 3,4 sm to'lqin uzunligida emissiya chizig'i aniqlandi. Bu to'lqin uzunligi Ridberg holatlari orasidagi o'tishga to'g'ri keladi n′ = 91 va n = 90 vodorod atomi spektrida.

Eslatmalar

Adabiyot

• Neukamner J., Rinenberg H., Vietzke K. va boshqalar. n ≅ 500 da Rydberg atomlarining spektroskopiyasi // Fizik. Rev. Lett. 1987 jild. 59. 26-bet.
• Frey M. T. Hill S.B.. Smit K.A.. Dunning F.B., Fabrikant I.I. Juda yuqori Rydberg atomlaridan foydalangan holda mikroelektronvolt energiyada elektron-molekulalarning tarqalishini o'rganish // Fizik. Rev. Lett. 1995 jild. 75, No 5. P. 810-813.
• Sorochenko R. L., Salomonovich A. E. Kosmosdagi ulkan atomlar // Tabiat. 1987. No 11. S. 82.
• Dalgarno A. Astrofizikada Rydberg atomlari // Atomlar va molekulalarning Rydberg holatlari: Per. ingliz tilidan. / Ed. R. Stebbins, F. Dunning. M .: Mir. 1985 yil, 9-bet.
• Smirnov BM Qo'zg'atilgan atomlar. Moskva: Energoizdat, 1982. Ch. 6.

Havolalar

• Delaunay N.B. Rydberg atomlari // Soros Educational Journal, 1998, No 4, p. 64-70
• "Quyultirilgan Rydberg materiya", E. A. Manykin, M. I. Ozhovan, P. P. Poluektov, "Priroda" jurnalining N1 maqolasi, 2001 yil.

Wikimedia fondi. 2010 yil.

Garvard universiteti qoshidagi Ultrasovuq atomlar markazi va Massachusets texnologiya instituti (Garvard-MIT markazi ultrasovuq atomlar markazi) fiziklari jamoasi hamyurtimiz Mixail Lukin boshchiligidagi materiyaning ilgari ko‘rilmagan turini qo‘lga kiritdi.

Ushbu modda, tadqiqot mualliflarining fikriga ko'ra, olimlarning yorug'lik tabiati haqidagi g'oyalariga zid keladi. Fotonlar bir-biri bilan ta'sir o'tkaza olmaydigan massasiz zarralar deb hisoblanadi. Misol uchun, agar siz ikkita lazer nurini bir-biriga yo'naltirsangiz, ular bir-biriga ta'sir qilmasdan oddiygina o'tib ketadi.

Ammo bu safar Lukin va uning jamoasi bu ishonchni eksperimental ravishda rad etishga muvaffaq bo'lishdi. Ular yorug'lik zarralarini bir-biri bilan mustahkam bog'lanishga va hatto molekulalarga to'planishiga olib keldi. Ilgari bunday molekulalar faqat nazariy jihatdan edi.
"Fotonik molekulalar oddiy lazer nurlari kabi emas, balki ilmiy fantastikaga yaqin bo'lgan narsaga o'xshaydi - masalan, Jedi shamshirlari", deydi Lukin.
"Yorug'likning tasvirlangan xususiyatlarining aksariyati fotonlarning massasi yo'qligiga ishonishdan kelib chiqadi. Shuning uchun ular bir-biri bilan hech qanday ta'sir qilmaydi. Biz qilgan yagona narsa yorug'lik zarralari bir-biri bilan juda kuchli o'zaro ta'sir qiladigan maxsus muhit yaratdik. ular xuddi massaga ega bo'lib, molekulalarga aylanib, o'zini tuta boshlaydilar ", deb tushuntiradi fizik.
Fotonik molekulalarni, aniqrog'i, ularning hosil bo'lishi uchun mos muhitni yaratishda Lukin va uning hamkasblari Kuchga ishona olmadilar. Ular aniq hisob-kitoblar bilan murakkab tajriba o'tkazishlari kerak edi, lekin mutlaqo ajoyib natijalar.
Boshlash uchun tadqiqotchilar rubidiy atomlarini vakuum kamerasiga joylashtirdilar va atom bulutini mutlaq noldan bir necha darajaga sovutish uchun lazerlardan foydalanishdi. Keyin juda zaif lazer impulslarini yaratib, olimlar rubidiy bulutiga bitta foton yubordilar.
"Fotonlar sovuq atomlar bulutiga kirganda, ularning energiyasi atomlarning qo'zg'aluvchan holatga o'tishiga olib keladi. Natijada yorug'lik zarralari sekinlashadi. Fotonlar bulut bo'ylab harakatlanadi va energiya atomdan atomga, u muhitdan chiqmaguncha o'tadi. fotonning o'zi bilan birga.. Qachon Bu holda, atrof-muhit holati fotonning "tashrifi" oldidan qanday bo'lsa, xuddi shunday bo'lib qoladi ", deydi Lukin.

Tadqiqot mualliflari bu jarayonni bir stakan suvdagi yorug‘likning sinishi bilan solishtirishadi. Nur muhitga kirganda, unga energiyaning bir qismini beradi va shisha ichida u yorug'lik va materiya o'rtasidagi "bog'" bo'ladi. Ammo oynadan chiqqanda, u hali ham engil. Deyarli xuddi shunday jarayon Lukin tajribasida sodir bo'ladi. Yagona jismoniy farq shundaki, yorug'lik juda sekinlashadi va bir stakan suvda odatdagi sinishidan ko'ra ko'proq energiya beradi.
Tajribaning keyingi bosqichida olimlar rubidiy bulutiga ikkita foton yubordilar. Chiqishda molekulaga bog'langan ikkita fotonni ushlaganlarida ularning hayratda qolganini tasavvur qiling. Uni ilgari ko'rilmagan moddaning birligi deb atash mumkin. Ammo bu aloqaning sababi nimada?
Ta'sir nazariy jihatdan ilgari tasvirlangan va Ridberg blokadasi deb ataladi. Ushbu modelga ko'ra, bitta atom qo'zg'alganda, boshqa qo'shni atomlar bir xil qo'zg'algan holatga kira olmaydi. Amalda bu shuni anglatadiki, ikkita foton atomlar bulutiga kirganda, birinchi foton atomni qo'zg'atadi va ikkinchi foton qo'shni atomlarni qo'zg'atgunga qadar oldinga siljiydi.
Natijada ikkita foton bulutdan o'tayotganda bir-birini itaradi va tortadi, chunki ularning energiyasi bir atomdan ikkinchisiga o'tadi.
"Bu fotonlarning oʻzaro taʼsiri boʻlib, u atom oʻzaro taʼsirida sodir boʻladi. Buning sharofati bilan ikki foton muhitni tark etganda ikkita alohida zarracha emas, balki bir molekula kabi harakat qiladi", deb tushuntiradi Lukin.
Tadqiqot mualliflari bu tajribani ko‘proq o‘yin-kulgi, fanning fundamental chegaralari mustahkamligini tekshirish uchun o‘tkazganliklarini tan olishadi. Biroq, bunday ajoyib kashfiyot juda ko'p amaliy dasturlarga ega bo'lishi mumkin.

Masalan, fotonlar kvant ma'lumotlarining optimal tashuvchisi bo'lib, yagona muammo yorug'lik zarralari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmasligi edi. Kvant kompyuterini qurish uchun kvant ma'lumotlari birliklarini saqlaydigan va kvant mantiqiy operatsiyalari yordamida uni qayta ishlaydigan tizimni yaratish kerak.
Muammo shundaki, bunday mantiq tizimlar almashinadigan va axborotni qayta ishlashni amalga oshiradigan individual kvantlarning o'zaro ta'sirini talab qiladi.
"Bizning tajribamiz buning mumkinligini isbotlaydi. Lekin kvant kaliti yoki fotonik mantiq darvozasini yaratishdan oldin fotonik molekulalarning ish faoliyatini yaxshilashimiz kerak", - deydi Lukin. Shunday qilib, joriy natija faqat amaliyotda kontseptsiyaning isbotidir.
Fiziklarning kashfiyoti klassik kompyuterlar va hisoblash mashinalarini ishlab chiqarishda ham foydali bo'ladi. Bu kompyuter chiplari ishlab chiqaruvchilari duch keladigan bir qator quvvat yo'qotish muammolarini hal qilishga yordam beradi.
Uzoq kelajakda, bir kun Lukinning izdoshlari, ehtimol, butunlay yorug'likdan iborat bo'lgan kristall kabi uch o'lchovli tuzilmani yaratishlari mumkin.
Tajribaning tavsifi va olimlarning xulosalari bilan Lukin va uning hamkasblarining Nature jurnalida chop etilgan maqolasida topish mumkin.