Некий аналог микроволновой печи позволил ученым-физикам установить новый рекорд в области экстремального охлаждения веществ, снизив температуру атомов иттербия до уровня, всего на миллионную часть градуса Цельсия выше абсолютного нуля (минус 273,15 °C), как сообщается в исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters. «Мы не только разработали простой метод для охлаждения атомов до состояния с минимальной энергией, но и перевели их в парадоксальное состояние, когда частицы одновременно оставались неподвижными и в то же время обладали движением», — отметил Винфрид Гензингер из университета Суссекса (Великобритания).
Гензингер и его команда установили новый рекорд, отказавшись от традиционного использования лазерного охлаждения и применив инновационный подход. Они заметили, что микроволновое излучение в сочетании с сильным магнитным полем и определенными условиями способно эффективно и быстро охлаждать одиночные атомы.
На основе этого принципа американские исследователи еще в 2012 году смогли охладить молекулы гидроксил-радикалов до температуры, лишь на пять тысячных градуса выше абсолютного нуля. Вдохновившись этим, Гензингер и его коллеги создали уникальное устройство — микроволновой «холодильник», состоящий из нескольких микроволновых источников и четырех мощных постоянных магнитов из кобальт-самариевого сплава.
Эксперименты с этим прибором проводились на одиночных атомах иттербия — редкоземельного металла, считающегося перспективным элементом для кубитов в квантовых компьютерах. Полученные результаты показали, что устройство работает чрезвычайно эффективно, позволив быстро охладить атом до температуры, находящейся всего на миллионную долю градуса выше абсолютного нуля.
В таком состоянии атом сохранялся около 10 миллисекунд, что значительно превышает показатели предыдущих опытов. Гензингер выражает надежду, что его «холодильник», обладая невысокой стоимостью и удобством эксплуатации, вскоре станет незаменимым прибором в лабораториях, занимающихся квантовыми вычислениями, исследованиями элементарных частиц и сверхпроводимости.