В лаборатории Колумбийского университета молекулы натрия и цезия при температурах в миллиардные доли градуса выше абсолютного нуля внезапно перестали исчезать за доли секунды. Ученые под руководством Себастьяна Вилла добились, чтобы их время жизни выросло более чем в тысячу раз — до целой секунды и дольше. Это не просто технический рекорд, а фундаментальный сдвиг в квантовой физике.
Обычные ультрахолодные молекулы сталкиваются и быстро реагируют, превращаясь в другие вещества. Чтобы этого избежать, исследователи применили микроволновое «одеяло»: два поля микроволн создают вокруг каждой молекулы защитный слой, который отталкивает их друг от друга на близком расстоянии. В результате образец остается стабильным, а температура падает до 36 нанокельвинов — всего на несколько нанокельвинов выше точки, где молекулы должны образовать бозе-эйнштейновский конденсат.
Такая устойчивость открывает доступ к режимам, где квантовые эффекты проявляются особенно ярко. Молекулы обладают сильным дипольным моментом, поэтому их взаимодействия действуют на большие расстояния и могут быть точно настроены. Это позволяет моделировать сложные квантовые материалы, которые невозможно создать другими способами, — от сверхпроводников до новых фаз материи.
В повседневной жизни это звучит абстрактно, но именно такие платформы лежат в основе будущих квантовых симуляторов и сенсоров. Они помогут понять, как возникают коллективные квантовые состояния в реальных веществах, и, возможно, приведут к новым материалам с необычными свойствами — от сверхпроводящих при комнатной температуре до квантовых компьютеров нового поколения.
Теперь, когда молекулы живут достаточно долго, экспериментаторы могут наблюдать их самоорганизацию в капли и даже кристаллоподобные структуры. Следующий шаг — полностью сформировать молекулярный конденсат и изучить его свойства в сильно взаимодействующем режиме. Каждое новое измерение приближает нас к пониманию квантового мира, где привычные правила перестают работать.
