Исследователи из Иллинойского университета в Урбане и Шампейне (США) удержали в магнитооптической ловушке около полумиллиарда атомов диспрозия, охлажденных до сверхнизкой температуры.

Энергетические уровни диспрозия (иллюстрация из журнала Physical Review Letters).

На атомы в магнитооптической ловушке направляется лазерное излучение, и в случае поглощения ими фотона он «подталкивает» их в направлении своего движения. При использовании неоднородного магнитного поля можно добиться того, что все частицы будут направляться к центру и удерживаться там.

Реализовать такой эксперимент с некоторыми типами атомов довольно сложно. К примеру, заинтересовавший авторов диспрозий, сравниться с которым по величине магнитного момента может только тербий, имеет более сотни метастабильных состояний, и задача возвращения его в основное состояние казалась невыполнимой. В 2006 году, однако, физики из Национального института стандартов и технологий (США) сумели захватить в ловушку атомы другого элемента со множеством метастабильных состояний — эрбия (см. статью в журнале Physical Review Letters). Как выяснилось, большой магнитный момент позволяет задерживать частицы с помощью магнитного поля на время, достаточное для того, чтобы они самостоятельно перешли в основное состояние.

Авторы построили свой эксперимент по схожей схеме. Образцы диспрозия нагревались до 1 250 ˚C для получения пучка атомов, движение которых затем замедлялось под воздействием четырех лазеров. Когда частицы оказывались в высоковакуумной камере, ученые включали компоненты магнитооптической ловушки — магнитное поле и шесть лазеров; в результате атомы охлаждались до 10–1 000 мкК.

В будущем ученые надеются провести наблюдения бозе-эйнштейновской конденсации атомов диспрозия.

Полная версия отчета опубликована в журнале Physical Review Letters; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.