Fizycy wymyślili, jak wirować cząsteczki wewnątrz kropel ciekłego helu za pomocą niestandardowej wirówki optycznej, co jest dokładnie tak fajne i lekko absurdalne, jak brzmi. Zespół, kierowany przez naukowców z University of British Columbia (UBC) przy pomocy Uniwersytetu we Fryburgu, raportuje pierwsze udane kontrolowane wirowanie cząsteczki wewnątrz nadcieczy – stanu materii bez tarcia, który płynie bez lepkości, czyli po prostu wszechświat się popisuje.

Wirówka optyczna działa poprzez wystrzeliwanie wirujących impulsów laserowych w cząsteczki osadzone w nano-kroplach helu. Ale w przeciwieństwie do gazów, gdzie tę sztuczkę już wykonywano, nadciecze stawiają opór, ponieważ rozpuszczone cząsteczki oblepiają się otaczającymi atomami. Aby to rozwiązać, naukowcy domieszkowali krople dimerami tlenku azotu i wprowadzili krótkie opóźnienie między impulsami laserowymi, tworząc wolniejszy, stabilniejszy obrót, który uczynił cząsteczki bardziej współpracującymi – co nazwali poprawioną 'wirowalnością'.

„Kontrolowanie wirowania cząsteczki rozpuszczonej w dowolnym płynie to wyzwanie” – powiedział dr Valery Milner, profesor nadzwyczajny na UBC i autor artykułu. „Wyobraź sobie robienie śnieżki: bardzo łatwo ją poruszyć, gdy jest mała, ale robi się coraz trudniej, gdy przykleja się do niej więcej śniegu.” Na szczęście w tym eksperymencie nie ucierpiał żaden śnieg – tylko mnóstwo laserów i ciekły hel w pobliżu zera absolutnego.

Praca opublikowana w Physical Review Letters pozwala teraz naukowcom bezpośrednio regulować zarówno kierunek, jak i prędkość wirowania cząsteczki, otwierając nowe okno na to, jak cząsteczki oddziałują ze swoim kwantowym otoczeniem. Zespół planuje zmieniać częstotliwość wirowania, aby znaleźć punkt krytyczny, w którym nadciecze załamuje się – bo nawet materia bez tarcia ma swoje granice. Badania były finansowane przez Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, Canada Foundation for Innovation oraz BC Knowledge Development Fund.