Физикам удалось впервые получить и напрямую зафиксировать устойчивые яркие солитоны материи с притягивающим взаимодействием внутри оптической решётки — периодической структуры, формируемой лазерным излучением. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters (PRL).
В квантовой системе атомы проявляют волновые свойства и со временем теряют локализацию, распространяясь в пространстве. Солитоны выбиваются из этого правила. Такие волновые пакеты сохраняют форму и не распадаются благодаря точному равновесию внутренних взаимодействий. Ранее подобные объекты удавалось наблюдать в свободном пространстве, однако внутри периодических световых структур их устойчивость обеспечить не удавалось. Новое исследование показало, что стабилизация возможна при наличии притяжения между атомами.
Эксперимент проводился с облаком атомов цезия, охлаждённых до температур, близких к абсолютному нулю, в режиме бозе–эйнштейновского конденсата. Атомы поместили в оптическую решётку, созданную пересечением лазерных лучей, формирующих регулярную систему световых ловушек. Магнитные поля позволили точно отрегулировать притягивающее взаимодействие. При недостаточном притяжении солитонные структуры разрушались, при избыточном — происходил коллапс системы.
Для подтверждения формирования солитонов исследователи применили «аккордеонную» решётку — лазерную конфигурацию с изменяемым расстоянием между узлами. Пошагово увеличивая период решётки, физики отслеживали динамику атомов косвенно. Через систему пропускали резонансное лазерное излучение и анализировали степень его поглощения, что позволило выявить появление устойчивых солитонных кластеров.
В ходе работы зафиксировали два типа состояний. В одном варианте атомы концентрировались в пределах одной ячейки решётки. В другом случае они распределялись сразу по нескольким узлам, оставаясь при этом связанным целым. Подобные конфигурации сохраняли устойчивость почти полсекунды, что считается значительным временем для квантовых экспериментов.
Авторы исследования подчеркнули, что достигнутый контроль над волнами материи создаёт условия для изучения новых нелинейных квантовых состояний в оптических решётках и расширяет возможности работы с подобными системами.
В квантовой системе атомы проявляют волновые свойства и со временем теряют локализацию, распространяясь в пространстве. Солитоны выбиваются из этого правила. Такие волновые пакеты сохраняют форму и не распадаются благодаря точному равновесию внутренних взаимодействий. Ранее подобные объекты удавалось наблюдать в свободном пространстве, однако внутри периодических световых структур их устойчивость обеспечить не удавалось. Новое исследование показало, что стабилизация возможна при наличии притяжения между атомами.
Эксперимент проводился с облаком атомов цезия, охлаждённых до температур, близких к абсолютному нулю, в режиме бозе–эйнштейновского конденсата. Атомы поместили в оптическую решётку, созданную пересечением лазерных лучей, формирующих регулярную систему световых ловушек. Магнитные поля позволили точно отрегулировать притягивающее взаимодействие. При недостаточном притяжении солитонные структуры разрушались, при избыточном — происходил коллапс системы.
Для подтверждения формирования солитонов исследователи применили «аккордеонную» решётку — лазерную конфигурацию с изменяемым расстоянием между узлами. Пошагово увеличивая период решётки, физики отслеживали динамику атомов косвенно. Через систему пропускали резонансное лазерное излучение и анализировали степень его поглощения, что позволило выявить появление устойчивых солитонных кластеров.
В ходе работы зафиксировали два типа состояний. В одном варианте атомы концентрировались в пределах одной ячейки решётки. В другом случае они распределялись сразу по нескольким узлам, оставаясь при этом связанным целым. Подобные конфигурации сохраняли устойчивость почти полсекунды, что считается значительным временем для квантовых экспериментов.
Авторы исследования подчеркнули, что достигнутый контроль над волнами материи создаёт условия для изучения новых нелинейных квантовых состояний в оптических решётках и расширяет возможности работы с подобными системами.
📅 27-01-2026, 15:04
