Фізики створили перший у світі атомний вихровий пучок – закручений смерч з атомів і молекул із загадковими властивостями, які ще належить зрозуміти.
Посилаючи прямий пучок атомів гелію через решітку з крихітними щілинами, вчені змогли використати дивні правила квантової механіки, щоб перетворити пучок на обертовий вихор. Це обертання променя, зване орбітальним кутовим моментом, дає йому новий напрям руху, дозволяючи діяти способами, які дослідники ще не передбачили. Наприклад, вчені вважають, що обертання атомів може додати променю додаткових вимірів магнетизму поряд з іншими непередбачуваними ефектами через електрони і ядра всередині спіралеподібних вихрових атомів, що обертаються з різною швидкістю.
Дослідники створили промінь, направивши атоми гелію через решітку крихітних щілин, кожна з яких має розмір всього 600 нанометрів в діаметрі. У царстві квантової механіки – зводу правил, які керують світом дуже малих величин – атоми можуть поводитися як частки і як крихітні хвилі, тому пучок хвилеподібних атомів гелію дифрагований через решітку, вигинався настільки сильно, що утворився вихор, який штопором пронісся через простір.
Потім вихрові атоми потрапили на детектор, який показав кілька променів – дифрагованих в різних ступенях і з різним кутовим моментом – у вигляді крихітних кілець, схожих на пончики. Вчені також помітили ще дрібніші і яскравіші кільця, затиснуті всередині трьох центральних вихорів. Це ознаки ексимерів гелію – молекул, що утворюються, коли один енергетично збуджений атом гелію прилипає до іншого атому гелію.
Орбітальний кутовий момент, який надається атомам всередині спірального пучка, також змінює квантовомеханічні правила вибору, які визначають, як закручені атоми будуть взаємодіяти з іншими частками. Далі дослідники будуть розбивати ці гелієві пучки на фотони, електрони і атоми інших елементів, крім гелію, щоб подивитися, як вони можуть поводитися ще.
Якщо вихровий пучок дійсно поводиться по-іншому, він може стати ідеальним кандидатом для нового типу мікроскопа, який зможе вивчати незвідані деталі на субатомному рівні.
Читайте також:
- Вчені відтворили можливий гелієвий дощ на Юпітері в лабораторії
- Фізики випадково зробили нове відкриття про чорні діри