A Physical Review Letters folyóiratban megjelent tanulmány elkészítésében a Bécsi Műszaki Egyetem, a Harvard Egyetem és a Rice Egyetem munkatársai vettek részt – írja az IFLScience. Az új halmazállapotot a kutatók Rydberg polaronnak nevezik. A létrehozáshoz a szakértők az elektron és az atommag közti űrt használták fel, amely elég nagy ahhoz, hogy elhelyezzenek benne újabb atomokat.
Joachim Burgdörfer, a tanulmány társszerzője szerint az elektron és az atommag közti távolság átlagosan több száz nanométer lehet, ez pedig a hidrogénatom átmérőjének több mint ezerszerese.
A felfedezéshez a kutatók úgynevezett Bose-Einstein kondenzátumot készítettek stronciumatomok segítségével. A híg anyag, melyben különös kvantumtulajdonságok jelentkeznek, az atomok közel abszolút nulla fokra történő lehűtésével alakítható ki.
A szakértők ezután egy lézersugárral energiát vittek az atomok egyikébe, melynek hatására az egyik elektronja kilökődött, és szélesebb „pályára” állt. Ezzel megnőtt a részecske átmérője, és kialakult egy Rydberg atom.
Az átalakulás után akár 170 másik stronciumatomot is el lehet helyezni a külső elektron és az atommag között. A többi atom jelenléte minimális erővel hat az elektronra, emiatt az némiképp szétszóródik. Így gyenge kötés alakul ki a Rydberg atom és a többi részecske között, és létrejön a különleges halmazállapot, a Rydberg polaron.
Bár a halmazállapotot csak rendkívül alacsony hőmérsékleten sikerült kimutatni, így is
Burgdörfer szerint a felfedezés izgalmas új lehetőséget teremt arra, hogy megvizsgálják az ultrahideg atomok fizikáját.
Tanulmányukban a szakértők kiemelik, hogy rengeteg megválaszolatlan kérdés maradt – például az, hogy miként lépnek interakcióba egymással a polaronok. Az új felfedezés ennek ellenére komoly áttörést jelent a szubatomi fizikában.
(Kiemelt kép: TU Wien)