Natuurkundigen hebben ontdekt hoe ze moleculen in druppels vloeibaar helium kunnen laten draaien met behulp van een op maat gemaakte optische centrifuge, wat precies zo cool en licht absurd klinkt als het is. Het team, geleid door onderzoekers van de University of British Columbia (UBC) met hulp van de Universiteit van Freiburg, rapporteert de eerste succesvolle gecontroleerde rotatie van een molecuul in een supervloeistof - een wrijvingsloze toestand van materie die stroomt zonder viscositeit, eigenlijk het universum zijn best doen om indruk te maken.

De optische centrifuge werkt door roterende laserpulsen af te vuren op moleculen die zijn ingebed in helium-nanodruppels. Maar in tegenstelling tot gassen, waar deze truc al eerder is gedaan, verzetten supervloeistoffen zich omdat opgeloste moleculen worden belemmerd door omringende atomen. Om dit op te lossen, voegden de onderzoekers stikstofoxidedimeren toe aan de druppels en introduceerden ze een korte vertraging tussen laserpulsen, waardoor een langzamere, stabielere rotatie ontstond die de moleculen coöperatiever maakte - wat ze 'verbeterde spinbaarheid' noemen.

"Het beheersen van de rotatie van een molecuul opgelost in een vloeistof is een uitdaging," zei Dr. Valery Milner, universitair hoofddocent aan UBC en auteur van het artikel. "Stel je voor dat je een sneeuwbal maakt: het is heel gemakkelijk om hem te verplaatsen als hij klein is, maar het wordt steeds moeilijker naarmate er meer sneeuw aan vast komt te zitten." Gelukkig is er geen sneeuw beschadigd in dit experiment - alleen veel lasers en vloeibaar helium bij bijna het absolute nulpunt.

Het werk, gepubliceerd in Physical Review Letters, stelt onderzoekers nu in staat om zowel de richting als de snelheid van de rotatie van een molecuul direct aan te passen, wat een nieuw venster opent op hoe moleculen interageren met hun kwantumomgeving. Het team is van plan om de rotatiefrequentie te variëren om een kritisch punt te vinden waar supervloeibaarheid instort - want zelfs wrijvingsloze materie heeft zijn grenzen. Het onderzoek werd gefinancierd door de Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, de Canada Foundation for Innovation en het BC Knowledge Development Fund.