Физики научились охлаждать молекулы "одним махом"

В отличие от молекул и атомов, находящихся при комнатной температуре, вещество, охлажденное до температур, близких к абсолютному нулю (минус 273,15 градуса Цельсия, или 0 градусов кельвина), начинает демонстрировать квантовые свойства (у нагретой материи они «забиваются» тепловыми эффектами). Ученые умеют охлаждать атомы до нескольких миллионных долей кельвина, однако охлаждение молекул является заметно более сложным процессом.

Физики часто охлаждают атомы, используя лазер — атомы поглощают фотоны, а затем испускают их. При многократном повторении этого процесса атомы постепенно теряют свою кинетическую энергию, то есть охлаждаются. Для молекул такой метод до сих пор не применялся — они более тяжелые и хуже теряют энергию. Кроме того, в молекулах «лишняя» энергия запасается в связях между атомами, а также во вращательных движениях молекулы целиком.

В большинстве более ранних работ охлаждались атомы, а потом из них «собирались» молекулы. Авторы нового исследования решили охладить непосредственно молекулы. Ученые экспериментировали с монофлоридом строниця, энергия колебаний которого меньше, чем у многих других молекул. Кроме того, физики подобрали цвет лазера так, чтобы его воздействие не вызывало вращение молекул. Наконец, исследователи особым образом предварительно охлаждали монофлорид строниця.

В итоге авторам удалось охладить молекулы до 300 микрокельвинов (микрокельвин — это одна миллионная кельвина). Расчеты показывают, что использованная учеными технология позволяет понизить их температуру до еще более низких значений.

В начале 2010 года другой коллектив исследователей, работая с охлажденными до сверхнизких температур молекулами калия и рубидия, смог непосредственно пронаблюдать квантово-механические эффекты.