Fizičari su stvorili prvu atomsku vrtložnu zraku na svijetu - kovitlajući vrtlog atoma i molekula s misterioznim svojstvima koja tek treba razumjeti.
Slanjem ravnog snopa atoma helija kroz rešetku sićušnih proreza, znanstvenici su mogli upotrijebiti čudna pravila kvantne mehanike da pretvore snop u rotirajući vrtlog. Ova rotacija zrake, nazvana orbitalni kutni moment, daje joj novi smjer gibanja, dopuštajući joj da djeluje na načine koje istraživači još nisu predvidjeli. Na primjer, znanstvenici vjeruju da rotirajući atomi mogu dodati zraku dodatnih dimenzija magnetizmu, između ostalih nepredvidivih učinaka, zbog elektrona i jezgri unutar spiralnih vrtložnih atoma koji se okreću različitim brzinama.
Istraživači su stvorili zraku usmjeravanjem atoma helija kroz mrežu sićušnih proreza, od kojih svaki ima samo 600 nanometara u promjeru. U području kvantne mehanike – skupa pravila koja upravljaju svijetom vrlo malih količina – atomi se mogu ponašati kao čestice i kao sićušni valovi, tako da se zraka valovito sličnih atoma helija difragira kroz rešetku, toliko savijena da se formira vrtlog koji se probijao kroz svemir poput vadičepa.
Vrtložni atomi zatim su pogodili detektor, koji je pokazao nekoliko zraka – difraktiranih u različitim stupnjevima i s različitim kutnim momentom – u obliku sićušnih prstenova nalik na krafne. Znanstvenici su također primijetili još manje i svjetlije prstenove uglavljene unutar tri središnja vrtloga. To su znakovi ekscimera helija – molekula koje nastaju kada se jedan energetski pobuđeni atom helija zalijepi za drugi atom helija.
Orbitalni kutni moment koji se prenosi atomima unutar spiralnog snopa također mijenja pravila kvantnog mehaničkog odabira koja određuju kako će upleteni atomi djelovati s drugim česticama. Zatim će istraživači razdvojiti te helijeve zrake na fotone, elektrone i atome elemenata koji nisu helij kako bi vidjeli kako bi se inače mogli ponašati.
Ako se vrtložna zraka doista ponaša drugačije, mogla bi biti idealan kandidat za novu vrstu mikroskopa koji može proučavati neistražene detalje na subatomskoj razini.
Pročitajte također:
- Znanstvenici su u laboratoriju rekreirali moguću kišu helija na Jupiteru
- Fizičari su slučajno došli do novog otkrića o crnim rupama