Крошечные качели остудили почти до абсолютного нуля: ядерное размагничивание и остаточные колебания экспресс
Крошечные качели массой всего полтора нанограмма — это не игрушка, а чувствительный осциллятор, который колеблется не от ветра, а от теплового движения окружающей среды. Физикам удалось почти полностью остановить их, охладив до температуры всего 0,006 градуса выше абсолютного нуля. Как? Сначала качели намагнитили, а затем плавно сняли магнитное поле. Этот приём — ядерное размагничивание — работает подобно губке, впитывающей воду: энергия тепловых колебаний «вытягивается» из системы. Важно, что в отличие от традиционного охлаждения жидким гелием, здесь не требовалось активного вмешательства — процесс шёл пассивно, за счёт внутренней термодинамики.
Лазерная спектроскопия с высочайшей точностью фиксировала смещения — в тысячные доли атома. Анализ показал, что движение подчиняется тепловому распределению: энтропия (мера беспорядка в системе) снизилась, но не обнулилась. Иными словами, качели не замерли абсолютно — квантовая природа не позволяет полностью избавиться от энергии.
Этот эксперимент — ступень к ещё более холодным качелям. В перспективе они могут стать сверхчувствительными датчиками гравитационных волн или зондами для поиска тёмной материи. А ещё — помогут проверить квантовую механику на объектах, которые почти видны невооружённым глазом, балансируя на границе макро- и микромира.
Эти качели холоднее, чем космический фон после Большого взрыва (его температура 2,7 К). Фактически, это одно из самых холодных искусственных макроскопических тел.
Охлаждение почти видимого объекта до границ квантового мира — это как попытка запереть «кота Шрёдингера» в металле и кремнии, где колебания замедляются до дрожи одиночной частицы.