Молекулы в ультрахолодном газе похожи на магнитики, которые притягиваются, когда находятся далеко, но при сближении могут слипнуться намертво. Такое слипание разрушает газ: частицы выбывают из игры, и до квантового порядка, где все они ведут себя как единое целое, добраться не удаётся. Физики из Принстона и Вены поставили между молекулами невидимый барьер, который не даёт им подойти слишком близко. Барьером стало статическое электрическое поле, настроенное так, что молекулы отталкиваются на коротких расстояниях.
Поле включили вокруг облака из 23Na87Rb (молекула натрия-рубидия). Восемь электродов создали однородное поле, а его величину подобрали вблизи резонанса Фёрстера. Это состояние, при котором две вращательные ступеньки молекулы почти совпадают по энергии. Когда такое случается, молекулы начинают чувствовать друг друга сильнее, и между ними вырастает отталкивающий холм. Чтобы сблизиться, молекулам нужно перепрыгнуть через холм, а энергии у них для этого не хватает.
Эффект оказался мощным: потери при столкновениях упали в десять тысяч раз. Раньше молекулы исчезали так быстро, что испарительное охлаждение не успевало довести газ до нужной температуры. Теперь же, убирая самые горячие молекулы, физики смогли охладить оставшиеся до 44 нанокельвинов, то есть почти до абсолютного нуля. В ловушке осталось 7200 молекул, и все они вошли в квантово-вырожденное состояние, где их волновые функции перекрываются.
Но самое интересное появилось в конце испарения: из газа сконденсировалась капля из 230 молекул. Она не разлеталась, хотя её никто не удерживал. Это самосвязанная капля, похожая на крошечную каплю воды в невесомости, которая держится за счёт собственного поверхностного натяжения. Только здесь натяжение создают дипольные силы между молекулами. Капля оказалась вытянутой вдоль электрического поля, как нить.
Невидимый барьер, который сначала спасал газ от разрушения, в конце позволил материи самой организоваться в новые формы. Теперь этот приём можно использовать в других лабораториях, чтобы проще добираться до квантовых состояний молекул и изучать, как из них рождаются капли, кристаллы и, возможно, сверхтекучие фазы.
Капля из 230 молекул имеет плотность около 6.3×10¹³ см⁻³, что в тысячи раз плотнее типичного ультрахолодного молекулярного газа, и живёт всего 260 миллисекунд.
Самосвязанные нитевидные структуры из ультрахолодных молекул напоминают экзотические формы материи из научной фантастики, например, «нитевидные кристаллы» в романе Грега Игана «Лестница Шильда».