Атомы в свободном падении

18 июня 2010 года, 13:05
Атомы в свободном падении

В ходе нового исследования физики из Германии, Франции и Великобритании бросали облако, состоящее из около 10 тыс. атомов рубидия, при сверхнизких температурах в шахту высотой 146 м в г. Бремен, Германия.

При такой температуре атомы сливаются в квантовый объект, носящий название «конденсат Боза-Эйнштейна» (Bose-Einstein condensate). Это агрегатное состояние вещества впервые смог получить в 1995 году уехавший в США немецкий физик Вольфганг Кеттерле (Wolfgang Ketterle). За эту работу он даже был номинирован на Нобелевскую премию. Оно отличается от прочих: твердого тела, жидкости, пара и плазмы. Кстати, в 2004 году американские учёные из Национального института стандартов и технологий (NIST) сообщили о создании нового агрегатного состояния вещества под названием фермионный конденсат (fermionic condensate), шестого из возможных в современной физике. Кроме того, в том же 2004 году физики из Пенсильвании, США, заявляли об открытии еще одного агрегатного состояния сверхтвердого тела.

Поскольку в свободном падении тела практически не имеют веса, ученые смогли пронаблюдать квантовые объекты в состоянии, свободном от гравитации. Результаты этой работы, опубликованные в журнале Science, на который ссылается сайт ScienceNews, позволят лучше понимать довольно сложные вещи, вроде общей теории относительности.

Самое замечательное относительно данного открытия, что физикам удалось предельно уменьшить объемы технического оборудования, потребовавшегося для этого эксперимента. Обычно для манипуляций с объектами вроде конденсата Боза-Эйнштейна требуется огромное количество аппаратов со специальными линзами и зеркалами. На этот раз ученые обошлись капсулой размером 60х60х200 см, пролетевшей 120 м и разбившейся о дно шахты. 

Как уже ранее рассказывал «Вокруг света», в классической физике Ньютона, Галилея и даже Эйнштейна было одно замечательное свойство — все физические величины можно было не только измерить, но и с любой степенью точности вычислить их последующие изменения во времени. Поведение любой, сколь угодно сложной, системы и движение тел любой массы и размера были в принципе предсказуемы. Квантовая механика предложила принципиально иную систему законов, управляющих миром. Первые изученные ею микрообъекты — атомы, электроны и фотоны, категорически не желавшие вести себя как классические, заставили физиков кардинально изменить методы описания природных явлений.

К началу XX века в классическом естествознании возникли большие трудности с объяснением целого ряда явлений, начиная от дискретного характера оптических спектров и устройства атома и заканчивая тепловым излучением тел и внешним фотоэффектом. Понимание того, что микромир живет по особым законам, формировалось постепенно и происходило с большим трудом, поскольку очень уж необычными были эти законы.

Классическая физика оперировала величинами, которые могли изменяться равномерно и непрерывно, принимая любые сколь угодно близкие значения. Попытка такого классического подхода к миру атомов и элементарных частиц потерпела неудачу, и ученым пришлось построить новую — квантовую механику, адекватно описывающую особый мир микроскопических частиц и изменений энергий. В новой теории много необычного, и одна из особенностей квантового мира состоит в том, что его характеристики могут изменяться лишь дискретным способом, принимая ряд фиксированных значений.

Ключевые слова: физика
Просмотров: 2224
Все лента новостей