Τα άτομα ντυμένα με ελαφρύ δείχνουν νέες αλληλεπιδράσεις, θα μπορούσαν να αποκαλύψουν τον τρόπο παρατήρησης αινιγματικού σωματιδίου

Σε μια σημαντική ανακάλυψη, οι φυσικοί έχουν ανακαλύψει ότι τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία της ύλης - άτομα που ντυμένα με φως λέιζερ - μπορούν να παρουσιάσουν μοναδικές αλληλεπιδράσεις που δεν παρατηρούνται στη φυσική τους κατάσταση. Αυτή η ανακάλυψη, που αναφέρεται στο περιοδικό Nature Physics, ανοίγει το δρόμο για πιθανές εφαρμογές στον κβαντικό υπολογισμό και την εξερεύνηση των θεμελιωδών σωματιδίων γνωστών ως Axions.

Όταν τα άτομα αλληλεπιδρούν με το φως λέιζερ, γίνονται "ντυμένοι" με φωτόνια, δημιουργώντας οιοίποδα γνωστά ως ντυμένα άτομα ή "ντυμένα κράτη". Αυτά τα ντυμένα άτομα διαθέτουν τροποποιημένες ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένων των τροποποιημένων επιπέδων ενέργειας και αλληλεπιδράσεων.

Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τους φυσικούς από το Πανεπιστήμιο της Βασιλείας, το Ινστιτούτο Κβαντικής Οπτικής του Max Planck και το Ινστιτούτο Ελβετίας νανοεπιστημών, διεξήγαγε ακριβείς μετρήσεις σε παγιδευμένα άτομα καισίου που φωτίζονται με φως λέιζερ. Με τον προσεκτικό έλεγχο της συχνότητας, της έντασης και της πόλωσης του λέιζερ, παρατηρούσαν την εμφάνιση νέων αλληλεπιδράσεων ατόμου-ατόμου που προκαλούνται από τα φωτόνια λέιζερ.

Παραδόξως, αυτές οι αλληλεπιδράσεις εξαρτώνται από τις συγκεκριμένες ιδιότητες του φωτός λέιζερ. Για παράδειγμα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα ντυμένα άτομα θα μπορούσαν να παρουσιάσουν απωθητικές ή ελκυστικές δυνάμεις, ανάλογα με την πόλωση και την αποσύνθεση του λέιζερ (διαφορά συχνότητας μεταξύ της μετάβασης με λέιζερ και ατομικής).

"Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι το φως μπορεί να χειριστεί όχι μόνο την εσωτερική δομή των ατόμων αλλά και τις αλληλεπιδράσεις τους μεταξύ τους", δήλωσε ο Δρ Lukas Bruder, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας και το Ινστιτούτο Κβαντικών Οπτικών Max Planck. "Αυτό ανοίγει νέες οδούς για το σχεδιασμό κβαντικών συστημάτων με προσαρμοσμένες αλληλεπιδράσεις, οι οποίες θα μπορούσαν να είναι σχετικές με τις κβαντικές προσομοιώσεις και την επεξεργασία κβαντικών πληροφοριών".

Επιπλέον, η ομάδα διερεύνησε τις πιθανές εφαρμογές ντυμένων ατόμων στην αναζήτηση αξιών, υποθετικών σωματιδίων που είναι υποψήφιοι για σκοτεινή ύλη. Οι αξίες προβλέπεται να αλληλεπιδρούν με τα φωτόνια και οι μοναδικές ιδιότητες των ντυμένων ατόμων μπορεί να ενισχύσουν την ευαισθησία των πειραμάτων ανίχνευσης αξόνων.

"Οι τροποποιημένες αλληλεπιδράσεις ατόμου σε ντυμένα άτομα θα μπορούσαν να προσφέρουν μια νέα πλατφόρμα για αναζητήσεις Axion", δήλωσε ο καθηγητής Dr. Philipp Treutlein από το Πανεπιστήμιο της Βασιλείας. "Τα ευρήματά μας θα μπορούσαν να εμπνεύσουν μελλοντικά πειράματα που έχουν σχεδιαστεί για να ανιχνεύσουν άμεσα τις αξίες και να ρίξουν φως στη φύση της σκοτεινής ύλης".

Η μελέτη υπογραμμίζει την πλούσια φυσική και τις πιθανές εφαρμογές ντυμένων ατόμων σε διάφορες περιοχές, συμπεριλαμβανομένης της κβαντικής προσομοίωσης, της επεξεργασίας των κβαντικών πληροφοριών και της εξερεύνησης των θεμελιωδών σωματιδίων. Περαιτέρω έρευνα στον τομέα αυτό θα μπορούσε να αποκαλύψει ακόμη πιο αξιοσημείωτα φαινόμενα και ιδέες στον κβαντικό κόσμο.