「これらの興味深い原子の雲の中で、個々の原子とそれらが互いに関係して何をしているのかを見ることができます。これは素晴らしいことです」と、MITのトーマスA.フランク物理学教授であるマーティン・ツヴァーラインは述べています。画期的な成果として、米国のMITの研究者は、空間内で自由に相互作用する個々の原子の初の画像の撮影に成功しました。この画期的な出来事は、それらの挙動を支配する捉えどころのない量子効果を明らかにし、数十年にわたる理論的予測を裏付けています。
研究者らは、光の格子を使用して原子を一時的に捕捉する独自の技術を開発しました。これにより、ボソンとフェルミオンの間のこれまでに見られなかった相互作用を写真に撮ることができました。画像は、ボソンが波のような構造に集まり、フェルミオンが対を形成している様子を示しており、これらのメカニズムは超伝導に関連しています。
2025年5月5日にPhysical Review Lettersに掲載されたこれらの発見は、実空間で量子現象を観察するための強力な新しい方法を提供します。チームの原子分解能顕微鏡技術は、レーザービームトラップに原子を閉じ込め、次に光格子でそれらを凍結させてから、それらの位置を照らして捕捉することを含みます。
チームは、さまざまな原子の雲の画像を正常に取得し、ボソンが波に集まり、フェルミオンが対になっている様子を捉えました。この対形成は、超伝導に関与する重要なプロセスです。今後、チームは、画像化技術を適用して、「量子ホール物理学」などのよりエキゾチックで理解されていない現象を視覚化します。