Физики выяснили, как заставить молекулы вращаться внутри капель жидкого гелия с помощью специальной оптической центрифуги — это настолько же круто и слегка абсурдно, как звучит. Команда под руководством исследователей из Университета Британской Колумбии (UBC) при содействии Университета Фрайбурга сообщает о первом успешном контролируемом вращении молекулы внутри сверхжидкости — состояния вещества без трения, которое течет без вязкости, в общем, способ Вселенной покрасоваться.

Оптическая центрифуга работает, направляя вращающиеся лазерные импульсы на молекулы, внедренные в гелиевые нанокапли. Но в отличие от газов, где этот трюк уже проделывали, сверхжидкости сопротивляются, потому что растворенные молекулы обрастают окружающими атомами. Чтобы решить эту проблему, исследователи легировали капли димерами оксида азота и ввели короткую задержку между лазерными импульсами, создав более медленное и устойчивое вращение, которое сделало молекулы более сговорчивыми — то, что они называют улучшенной «вращаемостью».

«Контролировать вращение молекулы, растворенной в любой жидкости, — задача не из легких, — сказал доктор Валерий Мильнер, доцент UBC и автор статьи. — Представьте, что вы лепите снежок: его легко двигать, пока он маленький, но становится все труднее, когда к нему прилипает больше снега». К счастью, в этом эксперименте не пострадал ни один снежок — только множество лазеров и жидкий гелий при температуре, близкой к абсолютному нулю.

Работа, опубликованная в Physical Review Letters, теперь позволяет исследователям напрямую регулировать как направление, так и скорость вращения молекулы, открывая новое окно в то, как молекулы взаимодействуют со своим квантовым окружением. Команда планирует варьировать частоту вращения, чтобы найти критическую точку, где сверхтекучесть разрушается — потому что даже у материи без трения есть пределы. Исследование финансировалось Советом по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады, Канадским фондом инноваций и Фондом развития знаний Британской Колумбии.