• จักรวาล

    สถานะแปลกใหม่ของสสาร: อะตอมที่เต็มไปด้วยอะตอม

    อะไรอยู่ด้านในอะตอมระหว่างนิวเคลียสกับอิเล็คตรอน? ชอบไม่มีอะไร แม้กระนั้นเพราะอะไรไม่สามารถที่จะมีอนุภาคอื่นๆด้วย? หากอิเล็คตรอนหมุนรอบนิวเคลียสในระยะไกลมากมายมีช่องว่างระหว่างอะตอมอื่นๆ”อะตอมยักษ์” สามารถผลิตขึ้นได้เต็มไปด้วยอะตอมปกติ อะตอมทั้งหมดทั้งปวงกลุ่มนี้สร้างภาระที่อ่อนแอสร้างภาวะแปลกใหม่ของสสารในอุณหภูมิเย็นเรียกว่า “polarized polaroid Rydberg”

    ทีมงานวิจัยได้พรีเซ็นท์หัวข้อนี้ในนิตยสาร Physical Review Letters งานศึกษาเรียนรู้และค้นคว้าและทำการวิจัยแง่ทฤษฎีได้ปฏิบัติการที่ TU Wien (Vienna) แล้วก็ Harvard University การทดสอบปฏิบัติงานที่ Rice University ใน Houston (Texas)

    ฟิสิกส์ Ultracold

    สองฟิสิกส์อะตอมที่เจาะจงมากมายที่สามารถเรียนรู้ได้ในสภาพการณ์ที่ร้ายแรงได้ถูกเอามารวมกันในโครงงานทำการศึกษาค้นคว้าและทำการวิจัยนี้ ดังเช่น คอนเดนเสทของโบส – ไอน์สไตน์และก็อะตอมของ Rydberg คอนเดนเสทของโบส – ไอนสไตน์เป็นสถานะของสสารที่ผลิตขึ้นโดยอะตอมที่อุณหภูมิต่ำสุดใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์ อะตอมของอะตอม Rydberg เป็นอะตอมซึ่งอิเล็คตรอนตัวเดียวถูกเอาขึ้นสู่สถานะที่ตื่นเต้นและก็หมุนรอบนิวเคลียสในระยะทางที่ใหญ่มาก

    “ระยะทางเฉลี่ยระหว่างอิเล็คตรอนรวมทั้งนิวเคลียสของมันจะมีขนาดใหญ่เท่าๆกับหลายร้อยนาโนเมตรซึ่งโน่นเป็นรัศมีของอะตอมไฮโดรเจนมากยิ่งกว่ารัศมีหนึ่งพันเท่า” ศ.จ.โจอาคิมเบอร์ดอร์เฟอร์กล่าว ร่วมกับศ.จ. Shuhei Yoshida (อีกทั้ง TU Wien, Vienna) เขาได้เรียนรู้คุณลักษณะของอะตอม Rydberg ดังที่กล่าวมาข้างต้นตรงเวลานับเป็นเวลาหลายปี ความนึกคิดสำหรับแผนการวิจัยใหม่นี้ได้รับการพัฒนาขึ้นจากความร่วมแรงร่วมมืออันช้านานกับมหาวิทยาลัยไรซ์ในองค์การอนามัยโลกสตัน

    ประการแรกคอนเดนเสทของโบส – ไอน์สไตน์ถูกผลิตขึ้นด้วยอะตอมของสตรอนเทียม การใช้เลเซอร์พลังงานถูกถ่ายโอนไปยังหนึ่งในอะตอมพวกนี้กลายเป็นอะตอมของอะตอม Rydberg ที่มีรัศมีอะตอมขนาดใหญ่ รัศมีของวิถีโคจรที่อิเล็คตรอนเคลื่อนรอบนิวเคลียสมีขนาดใหญ่กว่าระยะทางทั่วๆไประหว่างอะตอมสองอันในคอนเดนเสท โดยเหตุนี้อิเล็คตรอนไม่เพียงแต่หมุนรอบนิวเคลียสอะตอมของตนรวมทั้งอะตอมฯลฯก็ยังอยู่ในวิถีโคจรของมันด้วย ขึ้นกับรัศมีของอะตอมของ Rydberg รวมทั้งความหนาแน่นของคอนเดนเสทของโบส – ไอน์สไตน์เยอะที่สุดเท่าที่อะตอมของสตรอนเทียมมากขึ้นอีก 170 อะตอมบางทีอาจถูกโอบล้อมด้วยเส้นทางโคจรของอิเล็คตรอนขนาดใหญ่

    อะตอมที่เป็นกลางไม่ก่อกวนวิถีโคจรของอิเล็คตรอน

    อะตอมพวกนี้ไม่ค่อยมีผลต่อทางของ Rydberg อิเล็คตรอน อะตอมไม่มีประจุไฟฟ้าใดๆก็ตามโดยเหตุนั้นพวกเขาก็เลยใช้ความรุนแรงต่ำที่สุดในอิเล็คตรอน Shuhei Yoshida กล่าว แม้กระนั้นในระดับที่เล็กมากมายอิเล็คตรอนยังมีความรู้สึกว่ามีอะตอมที่เป็นกลางอยู่ตามทางของมัน มันกระจัดกระจายอยู่ที่อะตอมที่เป็นกลาง แต่เพียงน้อยแค่นั้นโดยไม่ต้องออกมาจากวิถีโคจรของมัน ฟิสิกส์ควอนตัมของอิเล็คตรอนช้าช่วยทำให้การตลิดอย่างงี้ซึ่งมิได้ถ่ายโอนอิเล็คตรอนไปสู่สถานะที่แตกต่างกัน

    เมื่อการเลียนแบบด้วยคอมพิวเตอร์ทำให้เห็นว่าการตอบสนองอย่างงี้อ่อนแอลงทำให้พลังงานรวมของระบบลดน้อยลงแล้วก็กระตุ้นแล้วส่งผลให้มีการเกิดภาระระหว่างอะตอมของ Rydberg รวมทั้งอะตอมอื่นๆด้านในเส้นทางโคจรของระบบอิเล็กทรอนิกส์ “มันเป็นเหตุการณ์ที่เปลี่ยนไปจากปกติเป็นอย่างมาก” Shuhei Yoshida กล่าว “โดยธรรมดาพวกเรากำลังพบเจอกับนิวเคลียสที่มีประจุไฟฟ้าอยู่โอบล้อมอิเล็คตรอนอยู่ตรงนี้พวกเรามีอิเล็คตรอนอะตอมที่เป็นกลางอยู่แล้ว”

    พันธบัตรนี้อ่อนแอกว่าภาระระหว่างอะตอมในผลึก โดยเหตุนี้นี้สถานะแปลกใหม่ของเรื่องที่เรียกว่า polarized Rydberg สามารถตรวจเจอได้เฉพาะที่อุณหภูมิต่ำมากมาย ถ้าหากอนุภาคเขยื้อนเร็วขึ้นพันธบัตรจะแตกออก “ส่วนตัวสำหรับเราภาวะใหม่ที่อ่อนแอของสสารนี้เป็นความเป็นได้ใหม่สำหรับในการสอบสวนฟิสิกส์ของอะตอมของ ultracold” Joachim Burgdörferกล่าว “แนวทางลักษณะนี้พวกเราสามารถวิเคราะห์คุณลักษณะของคอนเดนเสทของโบส – ไอน์สไตน์ในตาชั่งขนาดเล็กที่มีความเที่ยงตรงสูงมากมาย”