Ingrid Fadelli , Phys.org

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriHəddindən artıq maye halqa ilə əhatə olunmuş fərdi dipolyar molekulların öz-özünə bağlanan kristalı. Mən simulyasiya məlumatlarına əsaslanaraq rəqəmi özüm hazırlamışam. Kredit: Ciardi et al.

Bose-Einstein kondensatları (BEC) atomlar və ya molekullar mütləq sıfırdan (0 K) bir qədər yuxarı olan son dərəcə aşağı temperaturlara qədər soyuduqda ortaya çıxan maraqlı maddə hallarıdır. 2023-cü ildə Kolumbiya Universitetinin fizikləri ilk dəfə olaraq ultrasoyuq molekullardan ibarət BEC-ləri həyata keçirdilər.

Onların işinə əsaslanaraq, TU Wien və Vyana Kvant Elmi və Texnologiya Mərkəzindəki başqa bir tədqiqat qrupu bu yaxınlarda bu ultrasoyuq dipolyar molekulların davranışını araşdırmaq, eyni zamanda onların kortəbii olaraq yeni maddə formalarına çevrilə bilmə imkanlarını araşdırmaq üçün yola çıxdı. Fiziki İcmal Məktublarında dərc olunmuş onların tapıntıları , ultrasoyuq qütb molekullarında yeni korrelyasiya hallarının meydana çıxa biləcəyini göstərir və bu vəziyyətlərin gələcək təcrübələrdə araşdırıla biləcəyini göstərir.

Məqalənin həmmüəllifi Matteo Ciardi Phys.org-a bildirib ki, “Ultrasoyuq qütb molekullarının BEC-ləri onillik bir məqsəd idi, lakin bu yaxınlarda eksperimental olaraq həyata keçirildi”.

“Əvvəldən məqsədimiz real sistemlər üçün dəqiq simulyasiyalar həyata keçirmək, digər ədədi işlər üçün gələcək etalon kimi xidmət etmək və eksperimentlər üçün faydalı müqayisə kimi xidmət etmək idi. Simulyasiyalarımızda birbaşa istifadə edə biləcəyimiz real eksperimental potensialı təsvir edən analitik ifadənin yeni nəşr olunması da vacib idi.”

Başlanğıcda Ciardi və onun həmkarları xarici tələ (yəni, işıqdan hazırlanmış bir quruluş) tərəfindən yerində saxlanılan molekulları öyrənməyi planlaşdırırdılar. Bununla belə, onlar sonradan molekulların öz-özünə bağlı fazalar kimi tanınan təbii olaraq özlərini bir yerdə tuta biləcəyi vəziyyətləri araşdırmaq qərarına gəldilər.

“Bizim işimiz zəif dipolyar maqnit kvant qazları üzrə əvvəlki tədqiqatlarımız və güclü dipolyar molekulyar BEC-ləri həyata keçirən digər iki qrupun son nailiyyətləri ilə əsaslandırıldı” dedi məqalənin həmmüəllifi Tim Langen. “Bu inkişaflar həyəcan verici yeni imkanlar açdı, lakin bu yeni rejimdə hansı növ yeni fiziki hadisələrin ortaya çıxa biləcəyi qeyri-müəyyən olaraq qalır.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1751428779&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1761289591&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-10-simulations-hint-strongly-states-ultracold.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMDkiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MS4wLjczOTAuMTA5Il0sWyJOb3Q_QV9CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMDkiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1761289591299&bpp=1&bdt=159&idt=-M&shv=r20251022&mjsv=m202510200101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1761289419%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1761289419%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D87e2ccb6da8adec8%3AT%3D1751372215%3ART%3D1761289419%3AS%3DAA-AfjZUvMhCDRLD_DCppu51g7Xx&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3413512753654&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2295&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=31095143%2C31095375%2C31095410%2C95371226%2C95373974%2C95374289%2C95374627%2C95375702%2C42533294%2C95370792&oid=2&pvsid=5281125676525459&tmod=782522728&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=198

Ciardi, Langen, Kasper Rønning Pedersen və Thomas Pohl tərəfindən həyata keçirilən bu yaxınlarda aparılan tədqiqatın əsas məqsədi dipolyar molekul fizikasının tezliklə eksperimental olaraq araşdırıla biləcək yeni aspektlərini müəyyən etmək idi. Bundan əlavə, onlar bu aspektlərin qarşılıqlı təsirlərin xüsusilə güclü olduğu ultrasoyuq molekullarda necə təzahür edə biləcəyini işıqlandırmaq istədilər.

“Mən iki il əvvəl fəlsəfə doktoru elmimə başlayanda dipolyar BEC sistemləri atomlarla tədqiq edildi və qütb molekullarının ilk BEC-i hələ həyata keçirilməmişdi”, – məqalənin həmmüəllifi Kasper Rønning Pedersen bildirib. “Böyük dipol momentləri olan atomlar maraqlıdır, çünki onlar həddindən artıq maye damcıları və super mayelər kimi ekzotik fazalar yarada bilirlər və müəyyən kvant effektləri dipol gücü ilə gücləndirilir.”

Atomlardakı dipol momentləri maqnitdir və bu, onların ölçüsündə məhdudiyyətlər yaradır. Bunun əksinə olaraq, qütb molekullarında elektrik dipolları da ola bilər və onların ölçüsü atomlarınkından əhəmiyyətli dərəcədə böyük ola bilər ki, bu da onların mürəkkəbliyini artırır və maddənin yeni fazalarının müşahidəsi üçün yeni imkanlar aça bilər.

” Ultrasoyuq molekullarla bağlı problem ondadır ki, qarşılıqlı təsirlər çox güclü olduğundan, adətən ultrasoyuq atomlar üçün istifadə olunan təxmini metodlar etibarsız olur” dedi Ciardi.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

“Beləliklə, biz daha mürəkkəb texnikalara, xüsusilə də həddindən artıq maye Helium-4 kimi güclü korrelyasiyalı bozonlar üçün proqnozlar vermək üçün hazırlanmış Path Integral Monte Carlo texnikasına müraciət etdik. Metod geniş hesablama resursları tələb edir və hissəciklərin sayı ilə məhdudlaşır.

“Xoşbəxtlikdən, ultrasoyuq qütb molekullarının BEC-lərində təxminən 500-1500 hissəcik var ki, bu da simulyasiyaların əlçatanlığıdır (xüsusilə ultrasoyuq atom təcrübələrində iştirak edən ~ 100.000 hissəcikdən fərqli olaraq).”

Path Integral Monte Carlo tədqiqatçılara ultrasoyuq qütb molekullarının BEC-lərini etibarlı şəkildə simulyasiya etməyə imkan versə də, onların yerinə yetirdikləri simulyasiyalar hələ də hesablama baxımından ağır idi. Onları yerinə yetirmək üçün onlar qabaqcıl hesablama sistemlərindən istifadə etməli oldular və hətta o zaman bir simulyasiya işi bir neçə günə qədər davam etdi.

“Dipol fizikası icması atomlar üçün yaxşı işləyən orta sahə tənliklərinə əsaslanan metodlar işləyib hazırlayıb” dedi Pedersen.

“Uzun məsafələrdə üstünlük təşkil edən dipol-dipol qarşılıqlı təsirinə əlavə olaraq, atomlar çox yaxınlaşdıqda bilyard topları kimi bir-birlərini itələyirlər. Molekulların qarşılıqlı əlaqəsi bir çox oxşarlıqlar göstərir, lakin itələyici “divar” daha böyük məsafələrdə işləyir, yəni molekullar bir-birinə atomlar qədər yaxınlaşmır. bu araşdırma üçün.”

Tədqiqatçılar tərəfindən həyata keçirilən simulyasiyalar göstərdi ki, ultrasoyuq qütb molekulları heç bir xarici məhdudiyyət tələb etmədən güclü korrelyasiyalı fazalar yarada bilər. Xüsusilə, tək molekullu kristallarda bu öz-özünə bağlı fazaların meydana çıxmasına işarə etdilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1751428779&adf=1092384543&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1761289591&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-10-simulations-hint-strongly-states-ultracold.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMDkiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MS4wLjczOTAuMTA5Il0sWyJOb3Q_QV9CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMDkiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1761289591299&bpp=2&bdt=159&idt=-M&shv=r20251022&mjsv=m202510200101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1761289419%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1761289419%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D87e2ccb6da8adec8%3AT%3D1751372215%3ART%3D1761289419%3AS%3DAA-AfjZUvMhCDRLD_DCppu51g7Xx&prev_fmts=0x0%2C540x280&nras=1&correlator=3413512753654&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=4515&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=31095143%2C31095375%2C31095410%2C95371226%2C95373974%2C95374289%2C95374627%2C95375702%2C42533294%2C95370792&oid=2&pvsid=5281125676525459&tmod=782522728&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=2&fsb=1&dtd=199

“İstifadə etdiyimiz parametrlər real olduğundan (və son aylardakı daha yeni təcrübələr faza diaqramının həmin bölgələrinə yaxınlaşmağa başlayır) bu mərhələlərin tezliklə eksperimentlərdə həyata keçirilə biləcəyinə dair güclü təsir var” dedi Ciardi.

Tədqiqatçılar aşkar etdilər ki, ultrasoyuq qütb molekulları əvvəlki işlərin proqnozlaşdırdığından daha aşağı qarşılıqlı təsir gücündə öz-özünə bağlanan kvant damcıları əmələ gətirə bilər. Bu damcılar daha sonra həddindən artıq maye membranlara, sürtünməsiz ikiölçülü (2D) təbəqələrə çevrilə bilər və daha sonra məhdudlaşdırılmaya ehtiyac olmadan bir-birinə bağlı qalanlardan daha sonra kristal monolayə çevrilə bilər.

“Nəticələrimiz göstərir ki, maddənin güclü korrelyasiyaya malik yeni halları həqiqətən mövcud ola bilər və real eksperimental şəraitdə ultrasoyuq molekulyar sistemlərdə araşdırıla bilər”, – Langen əlavə edib.

“Bu, xüsusilə maraqlıdır, çünki o, iki dünya arasında körpü yaradır – əvvəllər maqnit Bose-Einstein kondensatlarında tədqiq edilmiş super bərk fazalar və onilliklər ərzində çətin olaraq qalan helium sistemlərinin çoxdan axtarılan fizikası.”

Bu son tədqiqat ultrasoyuq dipolyar molekullarla gələcək təcrübələri məlumatlandıra bilər ki, bu da potensial olaraq onların simulyasiyalarında ortaya çıxan maddənin yeni hallarının müşahidəsinə səbəb ola bilər. Bu vaxt, tədqiqatçılar eksperimental olaraq yoxlanıla bilən hər hansı digər mərhələləri aşkara çıxarmaq ümidi ilə təhlillərini davam etdirməyi planlaşdırırlar.

“Bu məqalədə tədqiq edilən dipolyar qarşılıqlı təsirlər artıq çox maraqlı xüsusiyyətlər nümayiş etdirir, lakin bunlar təcrübələrdə istifadə oluna bilən və istifadə olunan potensialların daha geniş spektrinin spesifik halıdır” dedi Ciardi. “Qısamüddətli məqsədimiz təhlili daha çox potensiala genişləndirmək və təcrübələrdə başqa hansı mərhələlərin gözlənilə biləcəyini anlamaqdır.”

Növbəti tədqiqatlarında Ciardi xüsusilə ultrasoyuq qütb molekullarının digər kristal fazalarını xarakterizə etməyə ümid edir. Digər tərəfdən, eksperimental fizik olan Langen, laboratoriya şəraitində həmkarları ilə simulyasiya edilmiş vəziyyətləri reallaşdırmaq üçün çalışır.

“Biz bu vəziyyətləri ultrasoyuq temperaturlara lazer soyutma molekulları ilə həyata keçirməyə çalışırıq” dedi Langen. “Bu davamlı səy bizə nəzəri proqnozlarımızı həyata keçirməyə və onların xassələrini birbaşa öyrənməyə imkan verəcək”.

” Qütb molekulları haqqında gözəl bir şey ondan ibarətdir ki, biz onların qarşılıqlı təsirini idarə edə və dəyişdirə bilərik” dedi Pedersen. “Bu, məsələn, təbiət tərəfindən sabit və verilən elektronların qarşılıqlı təsirindən fərqlidir. Məqalədə öyrənmək üçün seçdiyimiz qarşılıqlı əlaqə bir çox imkanlardan yalnız biridir, yəni daha çox tədqiq ediləcək çox şey var.”

Tədqiqatçılar ümid edirlər ki, onların işləri tezliklə maddənin yeni kvant fazalarının kəşfinə töhfə verəcək. İndi onlar yeni təklif etdikləri eksperimental platformaya əsaslanacaq əlavə tədqiqatlar planlaşdırırlar.

Tədqiqat layihəsinə rəhbərlik edən Tomas Pohl, “Məsələn, eyni zamanda həddindən artıq maye xüsusiyyətlərinə malik ekzotik güclü korrelyasiyalı kristal fazalar 50 ildən çox əvvəl təxmin edilib, lakin təbiətdə hələ tapılmayıb” dedi. “Bizim belə geniş tənzimlənə bilən qarşılıqlı təsirlərə malik ultrasoyuq molekulyar kristalların nümayişi bunun yaxın gələcəkdə mümkün ola biləcəyini göstərir.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış , Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Matteo Ciardi və başqaları, Ultrasoyuq Qütb Molekullarının Self-Bound Superfluid Membranes and Monolayer Crystals, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/v7gw-xy36 .

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları 

© 2025 Science X Network