Fysiker i USA har för första gången lyckats fånga bilder av så kallade ”fria atomer” – atomer som rör sig fritt utan att vara bundna i fasta strukturer. Detta är ett stort genombrott inom kvantfysiken och gör det möjligt att studera kvantfenomen på ett sätt som tidigare bara varit teoretiskt möjligt.
Hur gick det till?
Forskarna, ledda av Martin Zwierlein vid MIT, utvecklade ett speciellt mikroskopisystem som först samlar atomer i ett moln där de kan röra sig fritt. Med hjälp av laserljus ”fryser” de sedan atomerna på plats och tar en bild av dem.
Tidigare har man kunnat se hela atom-molnets form, men inte enskilda atomer. Det kan liknas vid att se ett moln på himlen, men inte kunna urskilja de enskilda vattendropparna som bygger upp molnet.
Varför är detta viktigt?
Att kunna se och studera enskilda atomer när de interagerar öppnar helt nya möjligheter att förstå materiens allra minsta byggstenar och de kvantmekaniska fenomen som styr deras beteende. Forskarna har redan kunnat observera flera sällsynta mönster, bland annat:
- Bose-Einstein-kondensation: Ett tillstånd där bosoner samlas i samma kvanttillstånd.
- de Broglie-vågor: Där bosoner klumpar ihop sig på ett sätt som förutsågs av den franske fysikern Louis de Broglie och som lade grunden för modern kvantfysik.
Vad händer nu?
Med denna nya teknik kan forskarna nu analysera och mäta kvantfenomen på atomnivå med en detaljrikedom som tidigare varit omöjlig. Nästa steg blir att undersöka ännu mer ovanliga och outforskade kvanttillstånd, som till exempel kvant-Hall-effekten, där elektroner beter sig märkligt i närvaro av magnetfält.
Citat från forskarna
”När man ser sådana här bilder, är det som att fotografera något som först upptäcktes i matematiska modeller,” säger MIT-fysikern Richard Fletcher. ”Det är en påminnelse om att fysik handlar om verkliga, fysiska ting.”
Källa: ScienceAlert – Physicists Capture First-Ever Images of Free-Range Atoms
Vill du veta mer om någon särskild del av upptäckten?
Citations:
Answer from Perplexity: pplx.ai/share
