В удивительном физическом эксперименте впервые получен «квантовый дождь»

Команда исследователей из Испании и Италии проанализировала свойства фрагментирующегося атомарного газа. Они зафиксировали, как капли превращаются в «квантовый дождь» в вырожденной ультрахолодной жидкости из изотопов калия и рубидия.

«Наши измерения не только продвигают понимание этой экзотической жидкой фазы, но и демонстрируют возможность создания массивов квантовых капель для будущего применения в квантовых технологиях», — говорит Лука Кавиккиоли, первый автор исследования и физик конденсированных сред из Национального института оптики Италии.

Если наблюдать за каплями обычной жидкости (например, дождя), можно увидеть, как они сливаются, разделяются и снова сливаются, двигаясь вниз по стеклу под воздействием гравитации. Эти движения в значительной степени являются результатом перетягивания каната между молекулярными силами в так называемой неустойчивости Рэлея — Плато.

Тонкий дисбаланс зарядов, распределённых между атомами водорода и кислорода создаёт дипольный эффект, который толкает и притягивает заряды в воде и стекле, либо разделяя крупные капли на более мелкие, либо объединяя мелкие капли в крупные. Эти капли всегда стремятся сохранить минимальную площадь поверхности.

Если атомы кислорода и водорода в молекулах воды представляют собой отдельные системы электронов и ядерных частиц, то атомы в ультрахолодном газе теряют всякое «чувство идентичности». Квантовые вероятности доминируют, размазывая роящиеся бозоны в единое облако, где концепция точечной частицы больше не имеет смысла.

Однако энергия системы не усредняется по вероятностному облаку — происходят флуктуации распределении потенциала, создающие отталкивание – этот эффект описывается т.н. коррекцией Ли-Хуан-Янга.

Это напряжение также может заставить атомарные газы