コロンビア大学の研究室で、絶対零度より十億分の数度高い温度にあるナトリウムとセシウムの分子が、突然、ほんの一瞬で消えなくなった。セバスチャン・ヴィラ率いる科学者たちは、その寿命を千倍以上——まるまる一秒以上——に延ばすことに成功した。これは単なる技術的な記録ではなく、量子物理学における根本的な転換である。
通常の超冷却分子は衝突して速やかに反応し、別の物質に変わってしまう。これを避けるため、研究者たちはマイクロ波の「毛布」を適用した。二つのマイクロ波場が各分子の周囲に保護層を作り、近距離で分子同士を互いに反発させる。その結果、試料は安定を保ち、温度は36ナノケルビンまで下がる——分子がボース＝アインシュタイン凝縮を形成すべき点より、わずか数ナノケルビン高いだけである。
このような安定性は、量子効果が特に顕著に現れる領域へのアクセスを可能にする。分子は強い双極子モーメントを持つため、その相互作用は長距離に及び、精密に調整することができる。これにより、他の方法では作り出せない複雑な量子物質——超伝導体から新たな物質相まで——をモデル化できる。
日常生活では抽象的で響くが、まさにこうしたプラットフォームが将来の量子シミュレーターやセンサーの基盤となっている。それらは、現実の物質において集合的な量子状態がどのように生じるかを理解する助けとなり、おそらく、室温超伝導から新世代の量子コンピューターまで、異常な性質を持つ新たな材料へとつながるだろう。
分子が十分に長く生きる今、実験者たちはそれらが液滴や結晶のような構造へ自己組織化するのを観察できる。次の一歩は、分子凝縮を完全に形成し、強く相互作用する領域でその性質を調べることである。新たな測定のたびに、私たちは慣れた規則が通用しなくなる量子の世界の理解に近づいていく。
