Получены первые снимки свободных атомов: Как они взаимодействуют, будучи предоставлены сами себе?

Мир, в котором мы живем, кажется нам привычным и понятным. Столы твердые, воздух прозрачный, а предметы ведут себя предсказуемо. Но стоит спуститься на уровень мельчайших строительных кирпичиков Вселенной — атомов — как привычные законы перестают работать. Там царит квантовая механика, мир вероятностей, странных связей и явлений, которые до недавнего времени существовали лишь в виде сложных математических уравнений. Представьте себе задачу: не просто обнаружить эти крошечные частицы (диаметр атома в миллион раз меньше толщины волоса!), но и увидеть, как они взаимодействуют друг с другом в свободном полете, словно наблюдая за их скрытой социальной жизнью. Звучит как научная фантастика? Уже нет.
Группе физиков из Массачусетского технологического института (МТИ) удалось совершить прорыв, который еще недавно казался почти невозможным: они получили первые в истории детальные изображения отдельных атомов, свободно взаимодействующих в пространстве. Это не просто размытые пятна или тени — это настоящие «фотографии» квантового мира, запечатлевшие частицы в самый момент их взаимодействия. И эти снимки подтверждают то, о чем теоретики догадывались десятилетиями.
Заморозить мгновение: Как поймать атом?
Как же ученым удалось «сфотографировать» нечто столь неуловимое? Ведь одна из фундаментальных проблем квантового мира — принцип неопределенности — гласит, что невозможно одновременно точно знать и положение частицы, и ее скорость. Любая попытка «измерить» атом неизбежно его потревожит. Предыдущие методы, вроде абсорбционной визуализации, давали лишь общую картину облака атомов — словно глядя на облако в небе, не различая отдельных капель воды.
Команда под руководством Мартина Цверляйна разработала хитроумный метод, который можно сравнить с высокоскоростной съемкой с мгновенной заморозкой.
• Ловушка: Сначала облако атомов (например, натрия или лития) аккуратно удерживают в одном месте с помощью лазерного луча, создавая своего рода «вольер», где атомы могут свободно перемещаться и «общаться» друг с другом.
• Заморозка: В ключевой момент на короткое мгновение включается сложная система пересекающихся лазерных лучей — так называемая «оптическая решетка». Она действует как невидимая сетка, которая мгновенно останавливает движение каждого атома, фиксируя его точное положение в пространстве в этот самый момент. Атомы оказываются словно замороженными на месте.
• Подсветка и Фото: Пока атомы «заморожены», их быстро подсвечивают другим лазером с точно подобранной частотой. Атомы начинают флуоресцировать — испускать свет, — и этот свет улавливается сверхчувствительной камерой. Каждый светящийся огонек на итоговом изображении — это один-единственный атом, пойманный «с поличным» в момент…
Подробнее https://7ooo.ru/group/2025/05/06/377-polucheny-pervye-snimki-svobodnyh-atomov-kak-oni-vzaimodeystvuyut-buduchi-predostavleny-sami-sebe-grss-403538583.html