0,0025 laipsnio virš absoliutinio nulio: užfiksuotos šalčiausios pasaulyje molekulės

„Tai reiškia, kad galime pradėti tyrinėti chemines reakcijas, vykstančias beveik absoliutaus nulio temperatūroje, – pasakoja žurnale „Nature“ publikuotam tyrimui vadovavęs Jeilio universiteto fizikos profesorius Dave'as DeMille. „Veriasi naujos galimybės tyrinėti fundamentaliuosius chemijos procesus.“

Medžiagos talpinimo magnetinėje-optinėje terpėje metodas buvo populiarus praėjusios atomo fizikų kartos tyrimuose. Tiesa, jie buvo atliekami eksperimentuojant su vienu atomu. Lazeriai vienu metu ne tik šaldo dalelę, bet ir įkalina ją erdvėje.

„Įsivaizduokite seklų dubenį, sklidiną melasos, – aiškina D DeMille. – Jei į tokį indą įridensite keletą rutulių, jie įstrigs melasoje. Panašiai vyksta ir mūsų eksperimento metu – tik mūsų spąstuose įstringa ne rutuliai, o molekulės. „Melasą“ sukuria lazerio spinduliai ir magnetiniai laukai.“

Iki šiol tokioje terpėje įkalinti daugiau molekulių trukdydavo sudėtingos molekulių vibracijos ir sukiniai. Tačiau Jeilio universiteto tyrėjams pavyko eliminuoti šiuos sunkumus ir MOT terpėje įkalinti daugiau nei vieną molekulę.

Eksperimento eiga tokia: iš kriogeninės kameros iššaunamas stroncio monofluorido (SrF) molekulės lėtina lazerio spindulys. „Tai šiek tiek primena boulingo rutulio stabdymą stalo teniso kamuoliukais, – paaiškino tyrimo vadovas. – Viską reikia daryti labai greitai ir kartoti daugybę kartų.“ Molekulės greičio netenka pakliuvusios ir į magnetinį lauką, kuriame priešinga kryptimi nukreipti lazerio spinduliai trimis lygiagrečiomis ašimis veria MOT terpę. Taip joje atsidūrusios molekulės įkalinamos.

„Kvantinė mechanika mums leidžia ir atšaldyti medžiagą, ir disponuoti jėga, kurios veikiamos molekulės levituoja beveik idealiame vakuume“, – pridūrė D. DeMille.

Stroncio monofluoridą Jeilio universiteto mokslininkai pasirinko dėl struktūrinio šių molekulių paprastumo: aplink molekulę skrieja tik vienas elektronas.

„Pamanėme, kad tai būtų geriausia tokio tipo tyrimų pradžia – eksperimentuoti su paprastomis dviatomėmis molekulėmis“, pabrėžė tyrimo autorius.

Tyrimo autoriai tikisi, kad eksperimento rezultatai atvers naujas perspektyvas kvantinėje chemijoje ir nubrėš naujas dalelių fizikos bazinių teorijų testavimo gaires.