Het experimentele onderzoek van ultrakoude kwantummaterie maakt het mogelijk om kwantummechanische verschijnselen te bestuderen die anders ontoegankelijk zijn. Een team onder leiding van de Innsbruck-natuurkundige Francesca Ferlaino heeft nu kwantumgassen van twee sterk magnetische elementen gemengd, erbium en dysprosium, en creëerde een dipolair kwantummengsel.

Een paar jaar geleden, het leek onhaalbaar om de technieken van atoommanipulatie en diepe afkoeling in het ultrakoude regime uit te breiden tot atomaire soorten met veel valentie-elektronen. De reden is de toenemende complexiteit in het atomaire spectrum en de onbekende verstrooiingseigenschappen. Echter, een team van onderzoekers, onder leiding van Ben Lev aan de Stanford University en een Oostenrijks team onder leiding van Francesca Ferlaino aan de Universiteit van Innsbruck toonden kwantumdegeneratie van zeldzame aardmetalen aan. Ferlaino's groep richtte het onderzoek op erbium en ontwikkelde een krachtige, maar verrassend eenvoudige benadering om een ​​Bose-Einstein-condensaat te produceren.

"We hebben laten zien hoe de complexiteit van de atoomfysica nieuwe mogelijkheden kan openen, ", zegt Ferlaino. Magnetische soorten zijn een ideaal platform om dipolaire kwantummaterie te creëren, waarin deeltjes met elkaar interageren via een lange afstand en oriëntatie-afhankelijke interactie als kleine kwantummagneten.

In een nieuw artikel dat nu in het tijdschrift is gepubliceerd Fysieke beoordelingsbrieven , het Oostenrijkse onderzoeksteam maakt een nieuwe sprong op het gebied van dipolaire materie. Ze mengden erbium en dysprosium, en voor de eerste keer produceerde een dipolair kwantummengsel. "We hebben zeer zorgvuldig de atoomspectra van deze twee soorten bestudeerd en plannen gemaakt om ze te combineren en gelijktijdige kwantumdegeneratie te bereiken, " zegt Philipp Ilzhöfer, een van de twee belangrijkste auteurs van het artikel.

"En ons plan werkte nog beter dan verwacht, waardoor we een systeem kunnen creëren waarin Bose-Einstein-condensaten van erbium en dysprosium naast elkaar bestaan ​​en met elkaar interageren, " voegt Arno Trautmann toe, de andere hoofdauteur. Deze vooruitgang belooft nieuwe onderzoeksgrenzen te openen op het gebied van dipolaire kwantummaterie vanwege de interactie op lange afstand tussen de twee soorten.