Ekipa fizikov v Barceloni je ustvarila kapljice tekočine, ki so 100 milijonov krat tanjše od vode, ki se držijo skupaj s čudnimi kvantnimi zakoni.
V članku, objavljenem 14. decembra v reviji Science, so raziskovalci razkrili, da so te bizarne kapljice nastale v čudnem, mikroskopskem svetu laserske rešetke - optične strukture, ki se uporablja za manipulacijo s kvantnimi predmeti - v laboratoriju na španskem Institut de Ciències Fotòniques, ali Inštitut za fotonske znanosti (ICFO). In bile so prave tekočine: snovi, ki ohranjajo svojo prostornino ne glede na zunanjo temperaturo in v majhnih količinah tvorijo kapljice. To je v nasprotju s plini, ki se širijo, da napolnijo svoje posode. Vendar so bile precej manj gosto kot vsaka tekočina, ki obstaja v normalnih okoliščinah, in vzdrževale tekoče stanje s postopkom, znanim kot kvantno nihanje.
Raziskovalci so ohladili plin kalijevih atomov, ohlajen na minus 459,67 stopinj Fahrenheita (minus 273,15 stopinj Celzija), blizu absolutne nič. Atomi so pri tej temperaturi tvorili Bose-Einsteinov kondenzat. To je stanje snovi, kjer se hladni atomi združijo in začnejo fizično prekrivati. Ti kondenzati so zanimivi, ker pri njihovem medsebojnem delovanju prevladujejo kvantni zakoni in ne klasični medsebojni vplivi, ki lahko razložijo vedenje večine velikih snovi.
Ko so raziskovalci potisnili dva od teh kondenzata skupaj, so tvorili kapljice, ki so se vezale, da bi napolnile določen volumen. A za razliko od večine tekočin, ki svoje kapljicne oblike držijo skupaj z elektromagnetnimi interakcijami med molekulami, so te kapljice držale oblike skozi postopek, znan kot "kvantno nihanje".
Kvantno nihanje izvira iz Heisenbergovega načela negotovosti, ki pravi, da so delci v bistvu verjetnostni - ne zadržujejo ene ravni energije ali prostora v prostoru, temveč so razmazani po več možnih nivojih energije in lokacijah. Ti "razmazani" delci delujejo nekoliko tako, kot da skačejo po svojih možnih lokacijah in energijah, pritiskajo na sosede. Seštejte vse pritiske vseh delcev, ki se pretakajo, in ugotovili boste, da se bolj privlačijo, kot se odbijajo. Ta privlačnost jih veže v kapljice.
Te nove kapljice so edinstvene po tem, da je kvantno nihanje prevladujoč učinek, ki jih drži v tekočem stanju. Druge "kvantne tekočine", kot je tekoči helij, kažejo ta učinek, vendar vključujejo tudi veliko močnejše sile, ki jih veliko tesneje vežejo skupaj.
Kapljice kalijevega kondenzata sicer ne prevladujejo te druge sile in imajo zelo šibke interaktivne delce, zato se širijo po veliko širših prostorih - tudi če imajo kapljične oblike. V primerjavi s podobnimi kapljicami helija, pišejo avtorji, je ta tekočina za dva reda večja in osem zaporedjev večja. Za eksperimentatorje je to veliko, pišejo raziskovalci; Kapljice kalija se lahko izkažejo za veliko boljši model kvantnih tekočin za prihodnje poskuse kot helij.
Kvantne kapljice imajo svoje meje. Če imajo v njem premalo atomov, se zrušijo in izhlapijo v okolico.
