О проекте Напишите нам

Физики получили несмешивающиеся облака газов

« к списку статей

20.04.2011 Химический портал himsite.ru

При встрече облаков двух различных газов обычно они диффундируют, смешиваясь друг с другом. Тем не менее, исследователям из Массачусетского технологического института удалось создать облака ультраохлажденных газов, которые отталкиваются друг от друга – это первый пример наблюдения несмешивающихся облаков газовых облаков.

Несмотря на то, что в эксперименте участвовали газовые облака из атомов лития, охлажденных почти до абсолютного нуля, результаты исследования могут найти применение для интерпретации поведения похожих систем, которыми, например, являются нейтронные звезды. Высокотемпературные сверхпроводники и кварк-глюонная плазма – разогретая смесь элементарных частиц, образовавшаяся на начальных стадиях Большого Горячего взрыва.

Исследователи под руководством Мартина Цвирлайна (Martin Zwierlein) проводили эксперименты с изотопами лития, принадлежащими к классу фермионов. К фермионам также относятся все строительные блоки материи – электроны, протоны, нейтроны и кварки.

Два газовых облака (красное и синее) отталкиваются друг от друга в результате значительных квантово-механических взаимодействий. Такие газовые облака могут служить моделью материи, находящейся в исключительно жестких условиях – нейтронные звезды или кварк-глюонная плазма молодой вселенной. (Рисунок из Nature, 2011; 472 (7342))

Различные состояния фермионной материи отличаются друг от друга своей подвижностью. Например, электроны могут быть подвижны как в металле, практически неподвижны, как в изоляторе или перемещаться практически без сопротивления, как, например, в сверхпроводнике. Тем не менее, для ряда материалов, например, высокотемпературных сверхпроводников неизвестно, благодаря чему происходит индукция образования того или иного типа материи фермионами. Это особенно актуально для материалов, содержащих значительно взаимодействующие друг с другом фермионы – для таких материалов возрастает вероятность столкновения фермионов.

В проведенной работе исследователи хотели смоделировать сильно взаимодействующие системы. Для этого они решили заменить электроны газом, содержащим атомы лития. Изменение электронного состояния атомов лития с помощью магнитного поля позволяет заставить атомы взаимодействовать друг с другом настолько прочно, насколько это допускают законы природы; в таком состоянии сильно взаимодействующие между собой атомы могут просто отталкивать от себя атомы другого типа.

Для устранения влияния тепловых эффектов исследователи охладили газ до температуры, всего лишь на 50 миллиардов градусов отличающейся от абсолютного нуля. С помощью магнитного поля было получено два газовых облака – одно с положительным спиновым состоянием, другое – с отрицательным. Затем эти облака «столкнули» в оптической ловушке, образованной с помощью лазерной техники. Вместо смешения и диффузии, свойственных для обычных газов, облака отталкивались друг от друга. Со временем, конечно, диффузия все же протекала, фаза отталкивания длилась секунду или даже больше, что является чрезвычайно значительным временем для процессов, протекающих на микроскопическом уровне.

Проведённое исследование является частью программы, направленной на применение ультраохлажденных атомов в качестве модельных систем для изучения свойств более сложных материалов – высокотемпературных сверхпроводников и новых магнитных материалов. В будущем исследователи из группы Цвирлайна планируют использовать газ, содержащий атомы лития, для моделирования двумерного состояния электронов, в котором они существуют в высокотемпературных сверхпроводниках. Использованный в работе подход также может использоваться для моделирования таких объектов как нейтронные звезды, диаметр которых составляет несколько десятков километров, а масса превышает массу нашего Солнца или для моделирования состояния кварк-глюонной плазм, существовавшей в молодости нашей вселенной, образцы такой плазмы в настоящее время получают в коллайдерах, сталкивая атомные ядра с энергиями, эквивалентными тысячам миллиардов градусов.

Статья опубликована от компании: Химический портал himsite.ru

Ещё анонсы и статьи

23.05.2025 Ступинский химический завод

Ко Дню химика - Ступинский химический завод делится итогами работы

25 мая в России отмечают День химика – профессиональный праздник специалистов одной из ключевых отраслей промышленности. Один из лидеров отрасли бытовой химии подводит итоги работы. Ступинский хими...

Читать далее »

19.05.2025 Сейлс Солюшен

Инвестиции, обучение, экспорт: директор ЛМЗ делится опытом развития

В Молодёжном центре «Высота» состоялась дискуссия о мерах поддержки малого и среднего предпринимательства. В мероприятии приняли участие более 30 руководителей предприятий Лениногорского района. Ге...

Читать далее »

19.05.2025 Сейлс Солюшен

СейлсСолюшен на Нефтегаз 2025: надёжные решения по стандартам ASME для устойчивого развития отрасли

Компания СейлсСолюшен рассказала об итогах участия в международной выставке «Нефтегаз 2025», которая прошла в Москве с 14 по 17 апреля. Работа на одном из ключевых событий отрасли позволила укрепить д...

Читать далее »

23.04.2025 Химический портал himsite.ru

Оборудование для фасовки сыпучих продуктов в клапанные мешки: обзор и критерии выбора

Клапанные мешки — удобная тара для многих сыпучих продуктов. Цемент, сухие смеси, удобрения, корма... список длинный. Их особенность — специальный клапан для наполнения. Он сам закрывается под давлени...

Читать далее »

22.04.2025 ООО «СМП Роботикс»

СМП Роботикс презентует мобильных роботов на выставке Связь-2025. Приглашаем посетить наш стенд 22B01.

Приглашаем посетить выставку Связь-2025, которая пройдет в Экспоцентре на Красной Пресне с 22 по 25 апреля. На стенде компании 22B01, расположенном во 2 зале павильона №2, вы сможете ознакомиться с...

Читать далее »

Copyright © 2009-2025 HimSite.ru - Портал химической промышленности, оборудование для химии, нефтехимии, полимеров.

Обратная связь