CNR:n, Firenzen yliopiston ja LENS:n tiimi on tutkinut kvanttitiheyden rikkoutumista. Tämä ilmiö, joka muistuttaa nesteissä havaittua, paljastaa odottamattomia ominaisuuksia.

Numeeriset simulaatiot kvanttipisaran murtumisesta.
Luotto: CNR-INO
Luotto: CNR-INO
Kvanttipisarat muodostuvat ultra-kylmistä atomikaasuista. Vaikka ne ovat kaasuja, ne käyttäytyvät nesteinä kvanttivaikutusten ansiosta. Tämä tutkimus osoittaa, että ne voivat rikkoutua kapillaarisen epävakauden vaikutuksesta.
Kapillaarinen epävakaus, jota kutsutaan myös Plateau-Rayleigh-epävakaudeksi, tunnetaan nesteissä. Se on syy siihen, että vesihana muuttuu pisaroiksi. Tämä sama ilmiö, jota ei ole aiemmin havaittu kvantti-kaasuissa, on nyt todistettu.
Tieteilijät ovat käyttäneet edistyneitä optisia työkaluja näiden pisaroiden luomiseen. Antamalla niiden liikkua optisessa aallonopastimessa, he näkivät pisaran rikkoutuvan useiksi pieniksi pisaroiksi, kuten nesteissä.
Tämä tutkimus, joka on julkaistu Physical Review Letters -lehdessä, perustuu kokeisiin ja simulaatioihin. Se auttaa ymmärtämään paremmin aineen kvanttitiloja ja niiden tulevia sovelluksia.
Tulokset voivat auttaa kvanttipisaraverkkojen valmistamisessa. Nämä verkot voisivat olla hyödyllisiä erittäin tarkkojen antureiden tai kvanttimuistien valmistuksessa.
What is a quantum droplet?
Kvanttipisara on ultra-kylmä kaasu, joka käyttäytyy nesteenä kvanttivaikutusten vuoksi. Tällainen käyttäytyminen ei esiinny tavallisissa kaasuissa.
Tutkijoiden hallitsemat atomien väliset vuorovaikutukset vakauttavat näitä pisaroita. Tämä mahdollistaa koherenttien rakenteiden luomisen huolimatta niiden kaasumaisesta luonteesta.
Näillä pisaroilla on yhteisiä piirteitä nesteiden kanssa, kuten pintajännitys. Mutta niiden toiminta määräytyy kvanttimekaniikan mukaan, mikä tekee niistä ainutlaatuisia.
Ne ovat erinomaisia tutkittaessa rajoja klassisen ja kvanttimekaniikan välillä, ja ne voisivat olla hyödyllisiä tulevaisuuden teknologioissa.
Kuinka tätä ilmiötä havaitaan kvantti-kaasussa?
Havaita kapillaarinen epävakaus kvantti-kaasussa tarvitaan erittäin tarkkoja tekniikoita. Tutkijat jäähdyttävät atomit lähes absoluuttiseen nollapisteeseen laserien avulla.
Kun pisara on muodostunut, se asetetaan optiseen aallonopastimeen. Se venyy pintajännityksen vaikutuksesta ja rikkoutuu sitten useiksi pieniksi pisaroiksi, kuten nesteessä.
Simulaatiot täydentävät näitä havaintoja ja näyttävät yksityiskohtaisesti, kuinka pisara fragmentoituu.
Tämä yhdistetty lähestymistapa auttaa ymmärtämään näitä kvanttisysteemejä paremmin ja avaa ovia uusille löydöille äärimmäisissä olosuhteissa.