ENGINEERINGNET.BE - Kwantumgassen van moleculen worden gecreëerd door ze af te koelen tot nanokelvin-temperaturen, slechts 0,000 000 001 graden boven het absolute nulpunt.
Onder deze omstandigheden domineren kwantumeffecten en gedragen de moleculen zich collectief, waardoor een Bose-Einstein-condensaat ontstaat waarin veel moleculen dezelfde kwantumtoestand delen.
Deze nieuwe kunstmatige kwantummaterie fungeert als controleerbaar modelmateriaal waarmee onderzoekers kwantumgedrag kunnen bestuderen dat relevant is voor elektronen in echte materialen.
Maar in tegenstelling tot elektronen in echte materialen gaan de moleculen in deze kunstmatige kwantumsystemen gemakkelijk verloren wanneer ze met elkaar in botsing komen.
Bij ultrakoude moleculen verloopt het botsingsverlies zeer snel en treedt het in feite bij elke ontmoeting op.
Onderzoeker Tijs Karman van de Nederlandse Radboud Universiteit: ‘Door de moleculaire dipoolmomenten met microgolven te regelen, konden onderzoekers deze verliezen met een factor 10.000 verminderen. De vermindering was zelfs zo groot dat in het laboratorium alleen een bovengrens, bepaald door de levensduur van een enkel molecuul, kon worden gemeten.’
Door het botsingsverlies te verminderen, kunnen onderzoekers dichtere en stabielere moleculaire gassen creëren.
Tegelijkertijd wekt de microgolfregeling sterke, verreikende interacties tussen moleculen op.
Karman: ‘Deze combinatie maakt het mogelijk om stabiele kwantumvloeistoffen te realiseren, waarbij het interactiebereik groter is dan de gemiddelde afstand tussen moleculen. Dergelijke systemen bieden een nieuw platform voor het onderzoeken van sterk reagerende kwantummaterie die moeilijk te realiseren is met atomaire gassen.’
Partner in het onderzoek is Columbia University uit de VS.
