Et team av fysikere i Barcelona har laget væskedråper 100 millioner ganger tynnere enn vann som holder seg sammen ved hjelp av rare kvantelover.
I en artikkel som ble publisert 14. desember i tidsskriftet Science, avslørte forskere at disse bisarre dråpene dukket opp i den rare, mikroskopiske verdenen til et lasergitter - en optisk struktur som ble brukt til å manipulere kvanteobjekter - i et laboratorium på det spanske Institut de Ciències Fotòniques, eller Institute of Photonic Sciences (ICFO). Og de var sanne væsker: stoffer som opprettholder volumet uavhengig av ytre temperatur og danner dråper i små mengder. Det er i motsetning til gasser, som sprer seg for å fylle containerne. Men de var langt mindre tette enn noen væske som eksisterer under normale omstendigheter, og opprettholdt sin flytende tilstand gjennom en prosess kjent som kvantefluktuasjon.
Forskerne avkjølte en gass med kaliumatomer avkjølt til minus 459,67 grader Fahrenheit (minus 273,15 grader celsius), nær absolutt null. Ved den temperaturen dannet atomene et Bose-Einstein-kondensat. Det er en sak der kalde atomer klumper seg sammen og fysisk begynner å overlappe hverandre. Disse kondensatene er interessante fordi deres interaksjoner er dominert av kvantelov, snarere enn de klassiske interaksjonene som kan forklare oppførselen til de fleste store bulksaker.
Da forskere presset to av disse kondensatene sammen, dannet de dråper og bindte sammen for å fylle et definert volum. Men i motsetning til de fleste væsker, som holder sine dråpeformer sammen gjennom de elektromagnetiske samspillene mellom molekyler, holdt disse dråpene fasongene sine gjennom en prosess kjent som "kvantefluktuering."
Kvantumsvingninger fremgår av Heisenbergs usikkerhetsprinsipp, som sier at partikler i utgangspunktet er sannsynlige - de holder ikke ett energinivå eller sted i verdensrommet, men blir smurt over flere mulige energinivåer og lokasjoner. De "smurte" partiklene opptrer litt som om de hopper rundt på sine mulige lokasjoner og energier og utøver et press på naboene. Legg opp alt trykket fra alle partiklene som flyter, og du vil oppdage at de har en tendens til å tiltrekke hverandre mer enn at de avviser hverandre. Den attraksjonen binder dem sammen til dråper.
Disse nye dråpene er unike ved at kvantumsvingninger er den dominerende effekten som holder dem i flytende tilstand. Andre "kvantevæsker" som flytende helium demonstrerer den effekten, men involverer også mye kraftigere krefter som binder dem mye tettere sammen.
Kaliumkondensatdråper domineres imidlertid ikke av de andre kreftene og har veldig svakt samvirke partikler, og sprer seg derfor over mye større rom - selv om de har sine dråpeformer. Sammenlignet med lignende heliumdråper, skriver forfatterne, er denne væsken to størrelsesordener større og åtte størrelsesordener mer fortynnet. Det er en stor sak for eksperimentere, skriver forskerne; kaliumdråper kan vise seg å være mye bedre modell kvantevæsker for fremtidige eksperimenter enn helium.
Kvantedråpene har imidlertid sine grenser. Hvis de har for få atomer involvert, kollapser de og fordamper inn i det omkringliggende rommet.
