«Мы можем видеть отдельные атомы в этих интересных облаках атомов и то, что они делают по отношению друг к другу, и это прекрасно», — говорит Мартин Цверляйн, профессор физики им. Томаса А. Франка в Массачусетском технологическом институте. В результате новаторского достижения ученые Массачусетского технологического института в США успешно получили первые в истории изображения отдельных атомов, свободно взаимодействующих в пространстве. Эта веха раскрывает неуловимые квантовые эффекты, которые управляют их поведением, подтверждая десятилетия теоретических предсказаний.
Исследователи разработали уникальный метод кратковременного удержания атомов с помощью световой решетки. Это позволило им сфотографировать невиданные ранее взаимодействия между бозонами и фермионами. Изображения показывают, как бозоны собираются в волнообразные образования, а фермионы образуют пары, механизмы, связанные со сверхпроводимостью.
Опубликованные в журнале Physical Review Letters 5 мая 2025 года, эти результаты предоставляют новый мощный способ наблюдения квантовых явлений в реальном пространстве. Метод микроскопии с атомным разрешением, разработанный группой, включает в себя заключение атомов в ловушку лазерного луча, затем замораживание их с помощью световой решетки перед освещением и захватом их положений.
Команда успешно визуализировала облака различных атомов, фиксируя, как бозоны собираются в волны, а фермионы объединяются в пары. Это спаривание является ключевым процессом, участвующим в сверхпроводимости. В будущем команда будет применять свою технику визуализации для визуализации более экзотических и менее изученных явлений, таких как «квантовая физика Холла».