Магнитооптический захват — технология, широко применяемая в атомной физике, но, как правило, на уровне одного атома. Технология использует лазеры для одновременного охлаждения частиц и удержания их на месте.

"Представьте себе, что у вас есть миска с небольшим количеством мёда, – объясняет ДеМилль. – Если вы бросите в неё несколько маленьких шариков, то они завязнут и скопятся на дне. В ходе нашего эксперимента роль мёда исполняли лазерные лучи и магнитные поля".

До сих пор колеблющиеся и вращающиеся молекулы было непросто зафиксировать таким образом. В большинстве более ранних работ сначала охлаждались атомы, а затем из них "собирались" молекулы. Специалисты Йельского университета охлаждали непосредственно молекулы.

С монофторидом стронция они экспериментировали по той причине, что энергия колебаний его меньше, чем у многих других молекул. Кроме того, физики подобрали цвет лазера так, чтобы его воздействие не вызывало вращение молекул.

ДеМилль и его коллеги сконструировали свой собственный аппарат в подвальной лаборатории. Это сложная машина со множеством проводов, компьютеров, электрических компонентов, настольных зеркал и криогенных холодильных установок. В процессе используется десять лазеров, каждый — с контролируемой длиной волны.

Молекулы монофторида стронция выстреливали из криогенной камеры и формировали группу, которая замедлялась с помощью лазера. По словам учёных, это было похоже на попытку замедлить шар для боулинга шариками для пинг-понга, причём это нужно было сделать быстро и многократно.

Замедленные молекулы попадают в магнитное поле, где перекрёстные лазерные лучи проходят через центральную область вдоль трёх взаимно перпендикулярных осей. Так монофторид стронция и попадает в ловушку.

"Квантовая механика позволяет нам провести охлаждение и применить силу, которая оставляет молекулы парить в почти идеальном вакууме", – говорит ДеМилль.

Такое экстремальное охлаждение можно считать важной вехой в истории физики: оно даст базу для новых исследований в различных областях, от квантовой химии до основных теорий физики элементарных частиц.

Подробнее о работе рассказывает статья в журнале Nature.

Также по теме:
На Большом адронном коллайдере поставлен мировой рекорд температуры 
На МКС создадут самое холодное место во Вселенной
Квантовое состояние при комнатной температуре удержали 39 минут 
Физики измерили самую слабую силу, приблизившись к стандартному квантовому пределу
Учёные впервые различили химические связи внутри молекулы 
Французы создали первый одномолекулярный светодиод
Давление и температура превратили поваренную соль в химически невозможные формы