Странные молекулы в форме трилобита впервые созданы в лаборатории

Наблюдение экзотических атомных структур позволило ученым по-новому взглянуть на квантовую активность электронов.

Молекулы Ридберга создаются из типа атома, известного как атом Ридберга. В обычном атоме есть ядро, окруженное крошечным роем электронов. Если добавить немного энергии, рой электронов расширится, сделав атом чуть-чуть больше и свободнее. Так и получается атом Ридберга, объясняет ScienceAlert.

Группа немецких физиков экспериментировала с атомами рубидия. Их охладили до температуры всего 0,0001 градуса выше абсолютного нуля, а после воздействовали на них мощным лазером. В итоге некоторые атомы перешли в ридберговские состояния.

Схема молекулы трилобита Ридберга напоминает панцирь настоящего трилобита. Фото: AG Ott / ScienceAlert
Схема молекулы трилобита Ридберга напоминает панцирь настоящего трилобита. Фото: AG Ott / ScienceAlert

Проложив эксперимент, ученые создали чистые трилобитные ридберговские молекулы. Это удалось сделать впервые, уточняет источник. Из-за повторяющихся столкновений электроны распределились в интерференционную картину, напоминающую сегментированный панцирь трилобита.

Созданная структура обладает интересными и странными свойствами. Длина молекулярной связи почти равна ридберговской орбите, то есть довольно большая для атомных масштабов. Кроме того, сила притяжения между электроном и атомом в основном состоянии тоже велика.

Молекулы трилобита Ридберга, которые наблюдали специалисты, имеют электрический дипольный момент более 1700 дебаев. Это чрезвычайно высокий показатель. К примеру: для молекул воды этот параметр, характеризующий электрические свойства системы заряженных частиц, составляет менее 2 дебаев.

Возможность не просто создавать, но и исследовать чистые трилобитные молекулы Ридберга дает физикам новый инструмент для тестирования и понимания квантового мира.