На китайской космической станции получили конденсат Бозе — Эйнштейна при 9,7 пК в оптической ловушке

Конденсат Бозе — Эйнштейна, созданный в оптической дипольной ловушке (ODT) на борту китайской космической станции, достиг эквивалентной температуры 9,7 пК (+3,2/−2,7 пК), сообщается в статье в Science. Конденсат содержит 2,0 × 10⁴ атомов, время свободного расширения составило 7,0 с science.orgSciencescience.orgОткрыть источник ↗. Работу выполнили физики Пекинского университета и Шанхайского института оптики и точной механики Китайской академии наук. Использовались атомы рубидия.

Авторы отмечают, что прежняя самая низкая эквивалентная температура в таких системах составляла 38 пК при времени свободного расширения 2 с. Её получили в магнитных ловушках на атомных чипах в условиях микрогравитации.

Оптическая ловушка вместо магнитной

Системы ODT обеспечивают лучший оптический доступ и позволяют конденсировать как магнитные, так и немагнитные атомы. Раньше их не использовали для получения квантово-вырожденных газов в микрогравитации. Магнитная ловушка на атомном чипе удерживает только атомы в определённом квантовом состоянии, а сфокусированный лазерный луч притягивает атомы независимо от состояния.

Эквивалентную температуру не считывают с термометра. Её вычисляют по тому, как медленно облако расплывается при свободном расширении.

Слабая ловушка и долгое наблюдение

В микрогравитации оптическую ловушку можно ослабить почти до нуля, поскольку атомы не оседают относительно установки. Сначала команда выпускала из ловушки самые энергичные атомы, затем резко снизила мощность лазера, и разброс скоростей в облаке стал ещё меньше.

Длительное свободное расширение важно для атомной интерферометрии: облако делят на две части, которые движутся разными путями, а затем сводят вместе. Малейшая разница в гравитации между путями меняет результат. По словам авторов, рекордно низкая температура может дать толчок новому поколению экспериментов на основе ODT в квантовом моделировании и прецизионных измерениях в космосе science.orgSciencescience.orgОткрыть источник ↗.

Среди возможных применений орбитальной оптической ловушки авторы называют и проверки принципа эквивалентности. Для такой проверки в ловушку помещают атомы двух разных элементов, одновременно отпускают оба облака и сравнивают их падение с помощью интерферометра. Измерений такого рода на станции ещё не проводили.