Радий на конфетах: новый метод охлаждения молекул для квантовых измерений, ксилитол, физика

В поисках разгадки одной из главных тайн Вселенной — почему материи больше, чем антиматерии, — физики обратились к конфетам. Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) и других институтов разработали новый метод получения охлажденных молекул радия, используя сахарозаменитель ксилитол. Результаты работы открывают путь к сверхточным измерениям в квантовой физике, пишет Phys.org.

На заре существования Вселенной материя и антиматерия были созданы в равных пропорциях. При их столкновении происходит аннигиляция — превращение в чистую энергию. Тот факт, что мы существуем, означает, что материя победила, но физика пока не знает почему. Радий оказался идеальным кандидатом для изучения этой загадки благодаря своей уникальной грушевидной форме ядра.

«Ядра грушевидной формы значительно усиливают потенциальные сигналы, которые мы ищем. Большинство ядер имеют форму апельсина или арбуза. Радий обладает редкой формой, которая нам нужна», — комментирует руководитель исследования Ник Хутцлер.

Работа с радиоактивным радием крайне сложна из-за его опасности и дефицита. Чтобы стабилизировать элемент, исследователи смешивали его с водой и подсластителем, выпаривая смесь до состояния вязкой массы. Этот процесс напоминал карамелизацию сахара. Затем массу наносили на золотую фольгу и помещали в камеру размером с мини-холодильник, охладив ее гелием до −268 °C. Облучая атомы лазерами, команда заставляла радий вступать в реакцию и образовывать нужные молекулы. «Важно отметить, что теперь эти молекулы готовы к использованию в квантовых измерениях высокой точности», — отмечает Хутцлер.

Параллельно команда разработала протокол создания «сконструированных молекулярных часов» на основе элемента иттербия. Новый подход делает молекулы менее чувствительными к шуму и декогеренции, разрушающей квантовые состояния. «Наша цель — создать лучшие квантовые инструменты из этих очень сложных молекул. Мы разрабатываем молекулы для точного квантового управления», — заключает эксперт.

Тем временем российские физики переписали таблицу прочности материалов. В рамках исследования они детально описали ультратвердый фуллерит — материал, который превосходит по прочности даже алмазы. Подробнее об этом рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.