Два автомобиля с разной массой катятся по одной трассе, и лазерный луч работает как общий тормоз, который замедляет оба до скорости пешехода. Именно так физики из Варшавского университета впервые остановили и удержали вместе атомы калия-41 и цезия — смесь, которую до них никто не мог поймать в световую ловушку.
Атомы загружали прямо из пара в вакуумной камере. Калий охлаждали на одной длине волны, цезий — на другой, а затем оба сорта загоняли в оптическую дипольную ловушку — лазерный пинцет из инфракрасного света. Чтобы разделить спиновые состояния калия, использовали метод Штерна-Герлаха: в неоднородном магнитном поле атомы с разной ориентацией спина разлетались, как горошины разного размера на сите.
В ловушке оказалось больше миллиона атомов каждого сорта, а температура упала до 10–15 микрокельвинов — это лишь в сто раз выше абсолютного нуля. При такой температуре атомы движутся со скоростью нескольких сантиметров в секунду, как неторопливый пешеход. Для смеси калия-39 с цезием нашли 14 резонансов Фешбаха, и девять из них были новыми. Эти резонансы — как регулировочные винты, которые позволяют менять силу столкновений атомов магнитным полем.
Раньше никто не знал, можно ли вообще удержать калий-41 вместе с цезием. Теперь ясно: можно, но нужно решить проблему быстрых потерь. Зато для калия-39 новые резонансы уточняют карту взаимодействий и дают ориентиры для поиска резонансов у калия-41. Дальше — сборка ультрахолодных молекул KCs, которые могут стать кубитами в квантовых компьютерах или модельными системами для химии при сверхнизких температурах.
Лазерный тормоз сработал для двух разных машин. Теперь их можно не только останавливать, но и аккуратно сцеплять в молекулярные «прицепы» — шаг за шагом, с точной настройкой каждого винта.
Температура смеси около 10 микрокельвинов лишь в сто раз выше абсолютного нуля. При такой температуре атомы движутся со скоростью порядка нескольких сантиметров в секунду, как неторопливый пешеход.