Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Radboud και το Πανεπιστήμιο Columbia πέτυχαν να καταστείλουν τις απώλειες που προκαλούνται από συγκρούσεις σε υπερψυχρά μοριακά αέρια, ανοιγοντας τον δρόμο για τη δημιουργία σταθερής κβαντικής ύλης με ισχυρές αλληλεπιδράσεις. Τα ευρήματα της επιστημονικής ομάδας δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό «Science».

Καταστολή απωλειών μέσω μικροκυμάτων

Τα μοριακά αέρια δημιουργούνται σε θερμοκρασίες νανοκέλβιν, κοντά στο απόλυτο μηδέν, όπου τα μόρια συμπεριφέρονται συλλογικά σχηματίζοντας συμπύκνωμα Bose-Einstein. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα ηλεκτρόνια στα πραγματικά υλικά, τα μόρια αυτά καταστρέφονται ταχύτατα όταν συγκρούονται μεταξύ τους.

Όπως εξήγησε ο ερευνητής Tijn Karman, η ομάδα κατάφερε να ελέγξει τις μοριακές διπολικές ροπές με τη χρήση μικροκυμάτων, μειώνοντας τις απώλειες από τις συγκρούσεις περισσότερο από 10.000 φορές. Η καταστολή ήταν τόσο μεγάλη που το όριο μέτρησης στο εργαστήριο του Sebastian Will στο Columbia καθορίστηκε πλέον από τη διάρκεια ζωής του μεμονωμένου μορίου.

Πέρασμα από το κβαντικό αέριο στο κβαντικό υγρό

Η δραστική μείωση των απωλειών επιτρέπει τη δημιουργία πιο πυκνών και σταθερών μοριακών αερίων. Παράλληλα, ο έλεγχος μέσω μικροκυμάτων προκαλεί ισχυρές αλληλεπιδράσεις μακράς εμβέλειας μεταξύ των μορίων, καθιστώντας εφικτή τη δημιουργία σταθερών κβαντικών υγρών. Σε αυτές τις καταστάσεις, η εμβέλεια της αλληλεπίδρασης είναι μεγαλύτερη από τη μέση απόσταση των μορίων, προσφέροντας μια νέα πλατφόρμα μελέτης που ήταν δύσκολο να επιτευχθεί με ατομικά αέρια.

Η εξέλιξη αυτή συμπληρώνει προγενέστερη εργασία του Karman για τη δημιουργία εξαιρετικά διατεταγμένων διατάξεων μορίων, οι οποίες μπορούν να αξιοποιηθούν ως βάση για τη διεύρυνση των πειραμάτων με μόρια σε ρόλο κβαντικών ψηφίων (qubits).