Охлаждение левитирующих

В Венском университете (Австрия) сумели охладить твердую наночастицу, содержащую 10⁸ атомов, до низшего квантового состояния, когда в наночастице было возбуждено в среднем менее одного фонона (кванта теплового движения). Прежде этим методом удавалось охлаждать макроскопические частицы лишь до состояния с четырьмя фононами. В новом эксперименте сферические кварцевые наночастицы диаметром 143 ± 4 нм удерживались «оптическим пинцетом», то есть левитировали, между двумя вогнутыми зеркалами в вакуумной камере. Лазерное излучение держало их «на весу» и позволяло их управляемо перемещать (см. «Химию и жизнь», 2018, 6). Рассеянные на частице фотоны уносили тепловую энергию, и частица охлаждалась. Среднее число фононов, оставшихся в частице, удавалось уменьшить до примерно 0,43 (это среднее значение!), что соответствует температуре 12,2 мкК и вероятности нахождения наночастицы в основном квантовом состоянии 70%. Иными словами, некоторые частицы были охлаждены до абсолютного нуля. Охлаждение наночастиц важно для проверки принципиальных положений квантовой механики в макроквантовой области, то есть когда сам объект имеет вполне ощутимые размеры. А еще оно может быть использовано для создания сверхчувствительных сенсоров.

(УФН, 2020, т. 190, с. 446)

Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 8/2020) на с. 20 — 21.