W laboratorium Uniwersytetu Columbia cząsteczki sodu i cezu w temperaturach miliardowych części stopnia powyżej zera absolutnego nagle przestały znikać w ułamkach sekundy. Naukowcy pod kierownictwem Sebastiana Villi doprowadzili do tego, że ich czas życia wzrósł ponad tysiąckrotnie — do całej sekundy i dłużej. To nie tylko rekord techniczny, lecz fundamentalna zmiana w fizyce kwantowej.
Zwykłe ultrazimne cząsteczki zderzają się i szybko reagują, przekształcając się w inne substancje. Aby tego uniknąć, badacze zastosowali mikrofalowy „koc”: dwa pola mikrofal tworzą wokół każdej cząsteczki warstwę ochronną, która odpycha je od siebie na niewielkiej odległości. W rezultacie próbka pozostaje stabilna, a temperatura spada do 36 nanokelwinów — zaledwie o kilka nanokelwinów powyżej punktu, w którym cząsteczki powinny utworzyć kondensat Bosego-Einsteina.
Taka trwałość otwiera dostęp do reżimów, w których efekty kwantowe ujawniają się szczególnie wyraziście. Cząsteczki mają silny moment dipolowy, dlatego ich oddziaływania działają na duże odległości i mogą być precyzyjnie dostrajane. Pozwala to modelować złożone materiały kwantowe, których nie da się wytworzyć innymi metodami — od nadprzewodników po nowe fazy materii.
W życiu codziennym brzmi to abstrakcyjnie, ale właśnie takie platformy leżą u podstaw przyszłych symulatorów i sensorów kwantowych. Pomogą zrozumieć, jak powstają kolektywne stany kwantowe w rzeczywistych substancjach, i być może doprowadzą do nowych materiałów o niezwykłych właściwościach — od nadprzewodzących w temperaturze pokojowej po komputery kwantowe nowej generacji.
Teraz, gdy cząsteczki żyją wystarczająco długo, eksperymentatorzy mogą obserwować ich samoorganizację w krople, a nawet struktury przypominające kryształy. Następny krok to pełne uformowanie kondensatu molekularnego i zbadanie jego właściwości w reżimie silnych oddziaływań. Każdy nowy pomiar przybliża nas do zrozumienia świata kwantowego, w którym zwykłe reguły przestają działać.
