Добавить новость
smi24.net
News in English
Август
2022

A Nanokelvin Microwave Freezer For Molecules

0

Researchers at the Max Planck Institute of Quantum Optics have developed a new method to cool gases of polar molecules to near absolute zero. This paves the way for studying quantum effects of exotic forms of matter.

When a highly diluted gas is cooled to extremely low temperatures, bizarre properties are revealed. Thus, some gases form a so-called Bose-Einstein condensate – a type of matter in which all atoms move in unison. Another example is supersolidity: a state in which matter behaves like a frictionless fluid with a periodic structure. Physicists expect to find particularly diverse and revealing forms of quantum matter when cooling gases consisting of polar molecules. They are characterised by an uneven electrical charge distribution. Unlike free atoms, they can rotate, vibrate and attract or repel each other. However, it is difficult to cool molecular gases to ultra-low temperatures. A team of researchers at the Max Planck Institute of Quantum Optics (MPQ) in Garching has now found a simple and effective way to overcome this roadblock. It is based on a rotating field of microwaves.

A process like in a cup of coffee

For their experiments, the researchers used a gas of sodium-potassium (NaK) molecules that were confined in an optical trap by laser light. To cool the gas, the team relied on a method that has long proven effective for cooling unbound atoms: so-called evaporative cooling. “This method works similar to the familiar process, which causes a cup of hot coffee to cool down,” says Dr. Xin-Yu Luo, head of the Laboratory for Ultracold Polar Molecules in the Division of Quantum Many-Body Systems at the MPQ: In coffee, water molecules constantly collide and thereby exchange parts of their kinetic energy. If two particularly energetic molecules collide, one of them can become fast enough to escape the coffee – it steams out of the cup. The other molecule remains with less energy. This is how the coffee gradually cools down. In the same way, a gas can be cooled down to a few nanokelvin – billionths of a degree above absolute zero at minus 273.15 degrees Celsius.

However: “If the gas consists of molecules, these must be additionally stabilised at very low temperatures,” says Luo. The reason lies in the much more complex structure of molecules compared to unbound atoms. Therefore, controlling their movements during collisions is difficult. The molecules can stick together during collisions. Furthermore, “polar molecules behave like tiny magnets that can snap together, in which case they are lost for the experiment”, explains Dr Andreas Schindewolf, who conducts research in Xin-Yu Luo’s team. These difficulties have proven to be a huge roadblock to research in recent years.

Microwaves keep the molecules apart

To overcome this obstacle, the researchers from Garching relied on a trick: the additional application of a specially prepared electromagnetic field that serves as an energetic shield for the molecules – preventing them from getting sticking together. “We created this energy shield using a strong, rotating microwave field,” explains Andreas Schindewolf. “The field causes the molecules to rotate at a higher frequency.” If two molecules come too close to each other, they can therefore exchange kinetic energy – but at the same time they align themselves in such a way that they repel each other and quickly seperate again.

To create a microwave field with the required properties, the researchers placed a helical antenna under the optical trap containing the gas of sodium-potassium molecules. “The rate at which the molecules became interlocked was thus reduced by more than one order of magnitude,” reports Xin-Yu Luo. In addition, under the influence of the field, a strong and long-range electrical interaction developed between the molecules. “As a result, they collided much more frequently than without the rotating microwave field – on average about 500 times per molecule,” says the physicist. “That was enough to cool the gas close to absolute zero through evaporation.”

A new low-temperature record

After just a third of a second, the temperature reached around 21 nanokelvin – well below the critical “Fermi temperature”. It marks the limit, below which quantum effects dominate the behaviour of a gas – and bizarre phenomena start to arise. “The temperature we have reached is the lowest so far in a gas of polar molecules,” Luo is pleased to say. And the Max Planck researcher believes that they can reach even far lower temperatures through technical refinements to the experimental setup.

The results could have far-reaching consequences for research into quantum effects and quantum matter. “Since the new cooling technique is so simple that it can also be integrated into most experimental setups with ultracold polar molecules, the method should soon find widespread application – and contribute to quite a few new findings,” says Prof. Dr. Immanuel Bloch, Director of the MPQ Division Quantum Many-Body Systems. “Microwave-assisted cooling does not only open up a range of new investigations into peculiar states of matter such as superfluids and supersolids,” says Bloch. “Moreover, it could be useful in quantum technologies.” For example, in quantum computers, where data could perhaps be stored by ultracold molecules. “These are truly exciting times for researchers working on ultracold polar molecules,” says Xin-Yu Luo.








Юбилейный фестиваль «Лица улиц» пройдёт в Екатеринбурге

Marins Park Hotel Нижний Новгород – партнёр фестиваля «ПАРИ ФЕСТ 2025»

К доктору – без страха: сеть клиник «Будь Здоров» представила VR-решения для детского здоровья

PUNKT E принял участие в круглом столе «Перспективы развития электротранспорта в России»


Jovic set for new opportunity after leaving Milan as free agent

Cameroon star has said yes to Man Utd transfer but Red Devils face hurdle

Trump’s threatened 40% tariff on ‘transshipped’ goods tries to target China and its manufacturing strength

OpenAI launches GPT-5, its most powerful AI yet—will it be enough to stay ahead in today’s ruthless AI race? 


Гранатометчика ВСУ приговорили к 16 годам за преступления в Курской области

Защищённый планшет промышленного класса Saotron RT-W11

В Курске главный бухгалтер перевела мошенникам более 5 миллионов рублей

«Деловые Линии» запустили более 400 новых направлений экспресс-доставки


Обзор на мобильную версию A Game About Digging A Hole

DeepMind CEO makes big brain claims, saying AGI could be here within 'five to 10 years' and cause humanity to experience widespread change that's '10 times bigger than the Industrial Revolution, and maybe 10 times faster'

Mafia: The Old Country получила положительные оценки в Steam

Находи идеальные места для персонажей-фигурок в «Is This Seat Taken?»



«REC. Гран-При Авторадио»: гонка на выносливость снова в Москве

ГК «КОРТРОС» — в числе лидеров страны по объему ввода жилья

LG ПРЕДСТАВИТ ПЕРЕДОВЫЕ AI-ИННОВАЦИИ ДЛЯ ДОМА НА ВЫСТАВКЕ IFA 2025

Наталья Рудик назначена директором по продуктам ERM и BPM в компании «НЕКСТБИ»


«Прошли два удара»: Гребенщиков рассказал свою версию драки с Пирцхалавой

Карточка Артиста. Карточка артиста яндекс. Карточка артиста яндекс музыка.

Велоспорт для всех: начни вместе с ENERGY

На новом вокзале МЦД Беговая будет крытая пересадка на метро и быстрая – на другой диаметр


Стало известно, как выглядит любимая квартира Татьяны Булановой

Ретрокалендарь: от открытия первой автобусной линии до утверждения ордена Святого Георгия

Присяжные признали невиновным в новых убийствах главаря банды «Желтые хризантемы»

В Москве пара в масках и с пистолетом ограбили почту и похитили 4,8 млн рублей


Рублев не достиг полуфинала турнира "Мастерс" в Торонто

Потапова вышла во второй круг турнира WTA в Цинциннати

Александрова снизилась в рейтинге в борьбе за титул WTA

Винус Уильямс выбыла из борьбы в начале турнира в Цинциннати


Врач Горенков: причина 80% смертей в России социально значимые заболевания

Лидера "банды хризантем" оправдали по новому делу об убийствах и разбое

В Москве пара в масках и с пистолетом ограбили почту и похитили 4,8 млн рублей

Вебинар для фермеров и мастеров народных промыслов и ремёсел на тему реализации продукции через онлайн-площадки


Музыкальные новости

«Навсегда в наших сердцах»: Нюша рассказала о потере бабушки

Фронтмен Black Sabbath Оззи Осборн умер в 76 лет от прогрессирующей болезни

Лепс и Shaman выступили у Крымского моста

СМИ: На Тимати подали в суд и потребовали почти восемь миллионов рублей


«REC. Гран-При Авторадио»: гонка на выносливость снова в Москве

ГК «КОРТРОС» — в числе лидеров страны по объему ввода жилья

Стало известно, как выглядит любимая квартира Татьяны Булановой

При участии спецназа Росгвардии в Москве задержаны 300 нарушителей миграционного законодательства (видео)


Продвижение в TikTok для Певцов, Музыкантов, Артистов.

Заворотнюк снялась в обтягивающем комбинезоне через четыре месяца после родов

Хазин: Трамп сократил срок ультиматума для России из-за Европы

Президент ОАЭ поделился деталями встречи с Путиным


В Москве росгвардейцы пришли на помощь пострадавшему в ДТП велосипедисту (видео)

В каких городах России популярен Haval Jolion

На западе Москвы 9 августа закроют движение автомобилей

Иногородним пользователям каршеринга в Москве придется пройти верификацию на mos.ru


Трамп без давления: встреча с Путиным вызвала недовольство в ЕС

Путин подчеркнул важность престижности сельскохозяйственных профессий

Трамп выступил перед журналистами в Белом доме

Эксперт рассказал причины, по которым Запад и Киев пытаются вмешаться в переговоры между Путиным и Трампом




В библиотеке №183 им. Данте Алигьери с сентября начнут работу новые группы программы «Московское долголетие»

Собянин: В Коммунарке открылся новый филиал поликлиники «Троицкая»

Грабители в медицинских масках похитили 5 млн: детали ограбления почты в Москве

Пластический хирург Софья Абдулаева: для чего нужна искусственная кожа и чем она может помочь


Зеленский признал, что Киев не сможет вернуть территории военным путем

Трамп опроверг, что ставит условием встречи с Путиным контакты руководства России с Зеленским

В Киеве пришли в ярость после слов Зеленского об СВО

Трамп может вынудить Владимира Зеленского пойти на уступки в переговорах


Чемпионат по самбо среди военнослужащих Росгвардии прошёл в Грозном

Форум-фестиваль «Москва 2030» подготовил насыщенную программу на 9 и 10 августа

В Marins Москва Пражская остановились участники международного турнира по гандболу

Казанцы дадут бой армейцам в Москве? ЦСКА — «Рубин»: прогноз и ставка


Лукашенко заявил, что у России и Белоруссии достаточно вооружения для ведения боевых действий

Путин и Лукашенко поговорили по телефону о переговорах между Россией и США

Лукашенко: Белоруссия не договаривается с США за спиной у России

Лукашенко: Минск не использует нелегалов, чтобы навредить Евросоюзу


Собянин: В Коммунарке открылся новый филиал поликлиники «Троицкая»

Собянин объявил о новых правилах для пользователей сервисов аренды автомобилей

Собянин открыл электродепо «Столбово» Троицкой линии метро

Собянин: Около 200 социальных объектов будет построено в Москве в ближайшие годы


AP: в США более четырёх тысяч человек обязаны покинуть свои дома из-за пожара

Туроператоры не зафиксировали обращений россиян после селевых потоков в Абхазии

РЭО установил «Зеленый фургон» на ТимФесте в Москве

В пятницу на большей части Подмосковья ожидается II класс пожарной опасности


Лидера "банды хризантем" оправдали по новому делу об убийствах и разбое

Тридцать лет успеха: одна из крупнейших отраслевых компаний Сибири стояла у истоков рыночной экономики региона

Вебинар для фермеров и мастеров народных промыслов и ремёсел на тему реализации продукции через онлайн-площадки

Красноярский край в числе лидеров по замене лифтов в многоквартирных домах


В Алтайском крае не будут проводить проверку на предмет чрезмерного роста тарифов на ЖКУ

Чёрный день календаря. 8 августа: Архангельская трагедия. Как ошибка пилота погубила рейс Як-40

Защищённый планшет промышленного класса Saotron RT-W11

Льготные ипотеки на Дальнем Востоке активно получают участники СВО и сотрудники ОПК


Восемь поездов, следующих в Крым, отстают от расписания

В Калининском районе Краснодарского края фрагменты дронов повредили контактную сеть на железной дороге между станциями Величковка и Ангелинская, сообщил оперштаб региона

Поезда в Крым меняют маршруты и график

Аренда квартир в июле 2025 года: за сколько можно снять жильё в Симферополе и Севастополе?


В Центре Гамалеи подали заявку на вакцину от лихорадки чикунгунья три года назад

Ретрокалендарь: от открытия первой автобусной линии до утверждения ордена Святого Георгия

Владимир Ефимов: Пропускные пункты столичных стройплощадок оборудуют биометрическими системами контроля

Присяжные признали невиновным в новых убийствах главаря банды «Желтые хризантемы»














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *