Kto nie zna szlagieru wszystkich politechnik, nieśmiertelnego hitu, który często po sesji wydobywa się z gardeł studentów? Radosna pieśń o tańczących parabolach jest chyba popularniejsza wśród żaków niż ta o "niej tańczącej". Kto nie zna jeszcze paraboli, niech szybko nadrobi braki przed dalszą lekturą. A wiecie jak tańczą atomy?

Teraz do rzeczy, przyjrzyjmy się, jak one tańczą dla nas - jak tańczą atomy. I nie jakieś tam byle jakie atomy, na byle parkiecie. Zobaczmy, jak tańczą zimne atomy (w końcu jest zima i musi być zimno), do tego w próżni!

Bez zbędnego wdawania się w szczegóły chłodzenia i pułapkowania zimnych atomów, na każdym z poniższych nagrań widzimy chmurę kilku milionów atomów rubidu. Atomy te, odizolowane od otoczenia, są utrzymywane w tak zwanej pułapce magneto-optycznej, w temperaturze mniejszej niż tysięczne części stopnia powyżej zera bezwzględnego, czyli mniej niż 1mK. Kształt pułapki oraz jej rozmiar zależy od częstotliwości tworzących ją laserów, czyli długości fali emitowanego światła. W przypadku atomów rubidu jest to 780 nm, czyli niewidoczna już podczerwień. Jeśli muzykę (natężenie dźwięku) sprzęgniemy z częstotliwością laserów, możemy spowodować, że one - atomy, tańczą dla nas. Popatrzcie sami! 

Przed Wami w komorze próżniowej chmura 10 milionów atomów ⁸⁵Rb! Tańczą do kawałka AC/DC "Back in Black". Oklaski!

Było ostro, ale efektownie prawda? Materia, w której można obserwować efekty kwantowe, tańczy do klasycznego rockowego przeboju!

A teraz coś w innych rytmach. Tym razem występują atomy tego samego pierwiastka, ale innego izotopu. Oklaski dla atomów ⁸⁷Rb!

Dziękujemy już atomom. Ach jak one tańczą...

Zobacz też fiztaszek o  atomach w temperaturach ujemnych.

W tematyce chłodzenia laserowego, enigmatycznej pułapki magneto-optycznej i ogólnie zimnych atomów, polecam kilka miejsc, gdzie można uzyskać dokładniejsze informacje. Szczególnie godny polecenia jest pierwszy na liście tekst Krzysztofa Ernsta.

Chętnie też odpowiem na ewentualne pytania w komentarzach.

Więcej do poczytania:

• Wiedza i Życie: Chłodzenie laserowe i pułapkowanie atomów
• Wikipedia: pułapka magneto-optycznej [po angielsku]
• Wykłady noblowskie na temat chłodzenia i pułapkowania atomów: The Nobel Prize in Physics 1997
• Trochę więcej technikaliów na temat jednego z filmów: Inside the Dancing MOT Demo
• W Polsce eksperymenty z zimnymi atomami przeprowadzane są m.in. w Krajowym Laboratorium FAMO oraz z Zakładzie Fotoniki Uniwersytetu Jagiellońskiego.