Следующий раздел: 5.4
Результаты Выше по контексту: 5.
Вырожденный фермионный газ при Предыдущий раздел: 5.2
Что ожидают теоретики, или, Алфавитный
индекс
5. Вырожденный фермионный газ при сверхнизких температурах
5.3 Детали эксперимента
Посмотрим теперь, как проводился эксперимент по получению вырожденного
фермионного газа.
Стандартным аппаратом для захвата и удержания облака атомов является магнито-оптическая ловушка. В ней с помощью магнитного поля атомы
удерживаются в небольшом объеме в пространстве, а управлять ими можно
посредством лазерных импульсов. Более подробную информацию можно найти в [5,6].
Предварительное охлаждение атомов от комнатной температуры до 150 мкК (что
само по себе уже немало!) достигается с помощью лазерного света со специально
подобранной частотой. За счет эффекта Доплера, лазерный луч
взаимодействует только с теми атомами, которые движутся с определенной
скоростью. Атомы поглощают фотоны и переизлучают их, при этом их средняя
скорость становится меньше. Замедляя таким образом быстрые атомы,
экспериментаторы и добиваются такого глубокого охлаждения газа.
Однако, для того, чтобы уменьшить температуру до 1 мкК или
ниже, такой способ уже не годится. Здесь приходит на помощь, так называемое,
охлаждение испарением: более быстрые атомы могут вылететь из магнитной ловушки,
а более медленные -- нет. При этом, конечно, теряется подавляющее количество
атомов (скажем, из 100 млн. остается 1 млн.), но и температура оставшихся частиц
тоже уменьшается на два порядка.
После того, как газ атомов охладили, надо измерить его
основные характеристики. Как, например, измерялась средняя энергия атомов в
сгустке? Магнитное поле ловушки резко выключалось, и облако, уже не сдерживаемое
внешними силами, начинало расширяться во все стороны. Через определенное время
экспериментаторы делали ``моментальную фотографию'' облака, -- т.е. освещали его
вспышкой света и регистрировали "тень" от облака. Через зависимость размера этой
тени от времени и вычислялась скорость расширения облака, т.е. кинетическая
энергия атомов.
Температура измерялась также по этим снимкам -- она однозначно связана с тем,
как быстро убывает плотность облака вдали от его центра.
|