კამერამ ისტორიაში პირველად გადაიღო შეუზღუდავად მოხეტიალე თავისუფალი დიაპაზონის ატომები, რამაც ფიზიკოსებს დიდი ხნის წინ პროგნოზირებულ კვანტურ ფენომენზე ახლო დაკვირვების საშუალება მისცა.
დაახლოებით იმას ჰგავს, ეზოში რომ იშვიათ ჩიტს გადაუღოთ ფოტო მას შემდეგ, რაც დიდი ხანია გესმით, რომ ის ამ ზონაში ბინადრობს, თქვენს ფრინველებს ყოველდღე საკვებს უჭამს, მაგრამ ვერასოდეს „გამოიჭირეთ“. თუმცა, ამ შემთხვევაში კვანტურ ფიზიკაზე ვსაუბრობთ.
ამერიკელმა მკვლევრებმა „ატომური გარჩევადობის მიკროსკოპი“ შექმნეს — კამერის სისტემა, რომელიც თავდაპირველად ატომებს მასში არსებულ ღრუბელში ათავსებს, სადაც ისინი თავისუფლად დაეხეტებიან. ამის შემდეგ, ლაზერის სინათლე ატომებს ადგილზე ყინავს და იწერს.
„ატომების ამ საინტერესო ღრუბლებში სათითაო ატომების დანახვა შევძელით, დავინახეთ ისიც, რას აკეთებენ ისინი ერთმანეთთან მიმართებაში, რაც უბრალოდ ულამაზესია“, — ამბობს მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის (MIT) ფიზიკოსი მარტინ ზვაირლაინი.
ამ ატომების ერთმანეთთან ურთიერთქმედებაში გადაღება ნიშნავს ახალ შესაძლებლობებს მატერიის შესასწავლად უმცირეს მასშტაბებზე, კვანტურ სამეფოში — მკვლევრებმა უკვე შეავლეს თვალი ატომის რამდენიმე იშვიათ მახასიათებელს.
ამ მახასიათებლებს შორისაა მდგომარეობა, რომელსაც ბოზე-აინშტაინის კონდენსატი ეწოდება — შედგება ბოზონებისა და ფერმიონებისგან, როცა ისინი წყვილდებიან. ეს ყველაფერი გვიჩვენებს, რამდენად საოცრად იქცევიან ატომები და როგორ ცვლიან ამ ქცევას.
კიდევ ერთი მაგალითის სახით, მკვლევართა ჯგუფმა პირდაპირი ფოტო გადაუღო დე ბროილის ტალღას, რომელსაც სახელი ფრანგი ფიზიკოსის, ლუი დე ბროილის პატივსაცემად უწოდეს. ამ ტალღაში ბოზონები ერთად გროვდებიან. ეს თეორია ნაწილობრივ პასუხისმგებელია თანამედროვე ფიზიკის საწყისებზე.
მიუხედავად იმისა, რომ ეს სცენარი აქამდეც იყო შესწავლილი, ახლა შესაძლებელი გახდა მათი უფრო დეტალური ანალიზი, რომელშიც მეცნიერებმა არა მხოლოდ აქამდე შეუძლებელი გაზომვები და დაკვირვებები ჩაატარეს, არამედ ინდივიდუალურ ატომებამდეც დავიდნენ.
„სხვადასხვა მეთოდი ატომების ღრუბლის ზოგადი ფორმისა და სტრუქტურის ხილვის საშუალებას გაძლევს, მაგრამ არა თავად ინდივიდუალური ატომებისა. დაახლოებით იმას ჰგავს, ცაში რომ ღრუბელი დაინახო, მაგრამ ვერ ნახო მისი შემადგენელი ინდივიდუალური მოლეკულები“, — ამბობს ზვაირლაიანი.
ატომების მიყოლა და მეთვალყურეობა წარმოუდგენლად რთულია. ამ ნაწილაკების ზომა ნანომეტრის მხოლოდ მეათედია, ანუ, ადამიანის თმის სიგანის მემილიონედი; სწორედ ამიტომაა საჭირო ვიზუალიზაციის ასეთი კომპლექსური მოწყობილობა.
ახლა, როცა ახალი მეთოდის ავტორებმა აჩვენეს, რომ ის მუშაობს, სურთ, რომ ატომების სხვა ტიპის ურთიერთქმედებებსა და ქცევების შესასწავლადაც გამოიყენონ. განსაკუთრებული ინტერესის საგანია იშვიათი და ყველაზე ნაკლებად შესწავლილი სცენარები, მაგალითად, ჰოლის კვანტური ეფექტი, რომელშიც ელექტრონებს უჩვეულო ურთიერთქმედებები აქვთ მაგნიტურ ველებთან.
„როცა ასეთ სურათებს ხედავ, უყურებ ობიექტს, რომელიც მათემატიკურ სამყაროში აღმოაჩინეს. შესაბამისად, კიდევ ერთი კარგი შეხსენებაა იმისა, რომ ფიზიკა ფიზიკურ საგნებს ეხება, ის რეალურია“, — ამბობს MIT-ის ფიზიკოსი რიჩარდ ფლეტჩერი.
კვლევა Physical Review Letters-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია news.mit.edu-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
