Tim fizičara u Barceloni stvorio je kapljice tekućine 100 milijuna puta tanjih od vode koje se drže zajedno koristeći čudne kvantne zakone.
U radu objavljenom 14. decembra u časopisu Science, istraživači su otkrili da su se te bizarne kapljice pojavile u čudnom, mikroskopskom svijetu laserske rešetke - optičke strukture koja se koristi za manipuliranje kvantnim predmetima - u laboratoriju španjolskog Instituta za građanske fonetike, ili Institut fotonskih znanosti (ICFO). A bile su prave tekućine: tvari koje održavaju svoj volumen bez obzira na vanjsku temperaturu i formiraju kapljice u malim količinama. To je za razliku od plinova koji se šire u svoje spremnike. Ali bile su daleko manje guste od bilo koje tekućine koja postoji u normalnim okolnostima, i održavale su svoje tekuće stanje postupkom poznatim kao kvantna fluktuacija.
Istraživači su ohladili plin kalijevih atoma ohlađen na minus 459,67 stupnjeva Farenhajta (minus 273,15 stupnjeva Celzija), blizu apsolutne nule. Na toj su temperaturi atomi formirali Bose-Einsteinov kondenzat. To je stanje materije u kojoj se hladni atomi skupljaju i počinju fizički preklapati. Ti su kondenzati zanimljivi jer u njihovoj interakciji prevladavaju kvantni zakoni, a ne klasični međudjelovanja koji mogu objasniti ponašanje većine velikih količina materije.
Kada su istraživači gurnuli dva od ovih kondenzata zajedno, formirale su se kapljice, koje se zajedno vežu kako bi ispunile definirani volumen. Ali za razliku od većine tekućina, koje svoje oblike kapljica drže zajedno kroz elektromagnetske interakcije između molekula, te kapljice zadržale su svoje oblike kroz proces poznat kao "kvantna fluktuacija".
Kvantna fluktuacija proizlazi iz Heisenbergovog načela nesigurnosti, koji kaže da su čestice u osnovi vjerojatne - ne drže jednu energetsku razinu ili mjesto u prostoru, već se premještaju u nekoliko mogućih energetskih razina i lokacija. Te "razmazane" čestice djeluju pomalo kao da skakutaju po svojim mogućim mjestima i energijama, vršeći pritisak na svoje susjede. Dodajte sve pritiske svih čestica koje lepršaju i vidjet ćete da se više privlače više nego što se odbijaju. Ta privlačnost povezuje ih u kapljice.
Te su nove kapljice jedinstvene po tome što je kvantna fluktuacija dominantan učinak koji ih drži u svom tekućem stanju. Ostale "kvantne tekućine" poput tekućeg helija pokazuju taj učinak, ali također uključuju mnogo snažnije sile koje ih mnogo čvršće vežu.
Kapljice kalijevog kondenzata, međutim, ne dominiraju one druge sile i imaju vrlo slabo interaktivne čestice, te se stoga šire u mnogo šire prostore - čak i ako drže oblike kapljica. U usporedbi sa sličnim kapljicama helija, pišu autori, ova tekućina je dva reda veće i razrijeđenija za osam reda. To je velika stvar za eksperimentare, pišu istraživači; Kapi kalijuma bi se mogle ispasti u mnogo boljem modelu kvantnih tekućina za buduće eksperimente od helija.
Kvantne kapljice ipak imaju svoje granice. Ako imaju premalo atoma, oni se kolabiraju, isparavajući u okolni prostor.
