Вченим вдалося отримати нову форму матерії, в якій між електронною оболонкою і ядром атома розташовуються інші атоми. У такій незвичайній ситуації виявляється зв’язок між зарядженим електроном і нейтральними атомами.
Вченим вдалося отримати нову форму матерії, в якій між електронною оболонкою і ядром атома розташовуються інші атоми. У такій незвичайній ситуації виявляється зв’язок між зарядженим електроном і нейтральними атомами. Стаття з результатами опублікована в журналі Physical Review Letters.

Зі шкільної фізики відомо, що електронні орбіталі знаходяться на суттєвій відстані від ядра атома. Зазвичай простір між ними порожньо, але чи можна туди помістити інші частинки? У новій роботі фізики експериментально підтвердили, що таке зв’язаний стан можна реалізувати. Стан вони назвали ридберговских Полярон.

Щоб досягти цього стану, необхідно скомбінувати два явища атомної фізики: рідбергів атом і конденсат Бозе-Ейнштейна.

Рідбергів атом — це водородоподобном системи, в яких один електрон переведений в високозбуджений стан, обертається на ще більшій відстані, ніж зазвичай, і притягується до сумарному заряду ядра і електронів, що залишилися, тобто до одного протону в першому наближенні.

Конденсат Бозе-Ейнштейна — це особлива форма матерії, яка досягається при наднизьких температурах, при якій частинки, наприклад, атоми або молекули, можуть колективно перебувати в одному квантовому стані. Зокрема, таким конденсатом є надплинний гелій.

У новій роботі створювався конденсат з атомів стронцію. Потім за допомогою лазера один з атомів переводився в високозбуджений стан. В результаті виходили рідбергів атом з відстанню між зовнішнім електроном і ядром до декількох сотень нанометрів, що більш ніж в тисячу разів більше, ніж в атомі водню. Це настільки далеко, що між електроном і ядром містилося безліч інших атомів в основному стані — в деяких експериментах їх було до 170.

«Атоми не володіють електричним зарядом, тому вони надають лише мінімальний вплив на електрон, — пояснює співавтор роботи Сюхей Йосіда з Віденського технічного університету. — Виходить абсолютно особлива ситуація: зазвичай заряджене ядро ​​утримує електрони на своїй орбіті, а тут електрон утримує нейтральні атоми ».

Природа зв’язку з цим в слабкому квантовомеханічному розсіянні повільного електрона на атомах, що не викликає істотної зміни орбіти. Такий феномен можливий тільки при наднизьких температурах: енергія зв’язку з цим набагато менше, ніж, наприклад, між атомами в кристалі, і при підвищенні температури така система розвалиться. Автори називають досягнутий результат чудовою нагодою дослідити властивості конденсату Бозе-Ейнштейна на малих масштабах і з високою точністю.