Физики создали идеальный проводник из ультрахолодных атомов
В эксперименте с атомами рубидия, запертыми в одномерной ловушке, энергия и масса передавались без потерь после бесчисленных столкновений, демонстрируя подавление диффузии и идеальную проводимость
Короткое резюме
Исследователи из Венского технического университета (TU Wien) наблюдали необычный квантовый транспорт в газе ультрахолодных атомов рубидия, заключённых в одномерную оптическую ловушку. В этой системе энергия и масса передавались без диссипации, несмотря на множество столкновений между атомами. В отличие от обычной диффузии (когда для удвоения расстояния нужно вчетверо больше времени) или баллистического движения, поток сохранял чёткую форму и не растекался, ведя себя как идеальный проводник.
Уникальность явления объясняется геометрией столкновений: в одномерном случае импульсы атомов не рассеиваются случайным образом, а просто обмениваются между партнёрами по столкновению, аналогично тому, как импульс передаётся по цепочке шаров в «колыбели Ньютона». Каждый атом сохраняет свой импульс, он может только передаваться дальше, но не теряться. Именно поэтому газ не достигает теплового равновесия в соответствии с обычными законами термодинамики.
Эксперимент демонстрирует редкий случай подавления диффузии и идеальной проводимости в строго контролируемых условиях. Изучение таких систем может открыть новые пути к пониманию того, как сопротивление возникает (или исчезает) на квантовом уровне, что важно для фундаментальной физики и потенциальных приложений.
Подавление диффузии в одномерном газе
В ультрахолодном атомном газе, ограниченном одним измерением, наблюдалось практически полное подавление диффузионного транспорта; масса и энергия переносились без диссипации, несмотря на множество столкновений
Аналогия с «колыбелью Ньютона»
Механизм передачи импульса аналогичен работе «колыбели Ньютона»: в одномерных столкновениях импульсы не рассеиваются, а точно обмениваются между атомами, что обеспечивает сохранение и идеальную передачу движения по цепочке
Отсутствие термализации
Газ не достигает теплового равновесия по обычным термодинамическим законам, поскольку энергия и импульс не рассеиваются в системе, а продолжают циркулировать, что указывает на нарушение стандартных сценариев релаксации
Модельная система для изучения сопротивления
Такая идеально контролируемая система предоставляет уникальную возможность изучать фундаментальные механизмы возникновения (или отсутствия) сопротивления на квантовом уровне, что важно для понимания транспорта в экзотических материалах
Текст сгенерирован с использованием ИИ
