ისტორიაში პირველად, მეცნიერებმა კამერებით თავისუფლად მოძრავი ატომები დააფიქსირეს. ამან ფიზიკოსებს საშუალება მისცა, უფრო ახლოდან დააკვირდნენ დიდი ხნის წინ ნაწინასწარმეტყველებ კვანტურ მოვლენებს.

მკვლევრების თქმით, ეს სახლის უკანა ბაღში იშვიათი ფრინველის ფოტოს გადაღებას ჰგავს — მას შემდეგ, რაც დიდი ხნის განმავლობაში გესმოდათ, რომ ის ამ ზონაში ბინადრობდა და თქვენს ფრინველებს ჩუმად საჭმელს უჭამდა.

ცნობისთვის, "თავისუფლად მოძრავი ატომი" ნიშნავს ატომს, რომელიც არ არის მიბმული ან გადაჯაჭვული სხვა ატომებთან ან მოლეკულებთან — ანუ არ არის ნივთიერების, კრისტალის ან მოლეკულის ნაწილი. ასეთი ატომი თავისუფლად გადაადგილდება სივრცეში, მაგალითად, ვაკუუმში ან ძალიან დაბალ წნევასა და ტემპერატურაზე, სადაც სხვა ნაწილაკების ზემოქმედება მინიმუმამდეა დაყვანილი.

ამერიკელმა მკვლევრებმა "ატომური გარჩევადობის მიკროსკოპიის" კამერის სისტემა შექმნეს, რომელიც თავდაპირველად ატომებს შეკავებულ ღრუბელში ათავსებს, სადაც ისინი თავისუფლად გადაადგილდება. ამის შემდეგ ლაზერული სინათლე ატომებს ადგილზე ყინავს და აფიქსირებს მათ.

"ატომების ამ საინტერესო ღრუბლებში ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ ცალკეული ატომები და ის, თუ როგორ მოქმედებს ისინი ერთმანეთის მიმართ, რაც მშვენიერია", — ამბობს ფიზიკოსი მარტინ ცვიერლაინი, მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტიდან (MIT).

ამ ატომების ერთმანეთთან ურთიერთქმედების დროს დაფიქსირება, კვანტურ სფეროში კვლევების ახალ შესაძლებლობებს ნიშნავს. ამის ფონზე, მკვლევრებმა უკვე შეისწავლეს რამდენიმე იშვიათი ატომური სტრუქტურა.

ეს ნიმუშები მოიცავს ბოზე-აინშტაინის კონდენსაციის სახელით ცნობილ მდგომარეობას, რომელიც შედგება ბოზონებისა და ფერმიონებისგან, როდესაც ისინი წყვილდება. ეს ყველაფერი მეტს გვეუბნება იმაზე, თუ როგორ მოქმედებს ატომი.

კიდევ ერთი მაგალითის სახით, გუნდმა შეძლო პირდაპირ გადაეღო "დე ბროილის ტალღის" გამოსახულება, რომელსაც სახელი ფრანგი ფიზიკოსის, ლუი დე ბროილის პატივსაცემად ეწოდა. სწორედ ეს თეორიაა ნაწილობრივ თანამედროვე ფიზიკის დასაწყისზე პასუხისმგებელი.

მიუხედავად იმისა, რომ ეს სცენარები ადრეც იყო შესწავლილი, ახლა მათი უფრო დეტალურად გაანალიზება მოხდა, რაც მეცნიერებს საშუალებას აძლევს ახლებური დაკვირვებები განახორციელონ — თუნდაც ცალკეულ ატომებზე.

"აქამდე არსებული ტექნიკები საშუალებას გვაძლევდა დაგვენახა ატომების ღრუბლის საერთო ფორმა და სტრუქტურა, მაგრამ არა თავად ცალკეული ატომები. მაგალითისთვის შეგვიძლია ვთქვათ, რომ აქამდე ცაში ღრუბელს ვხედავდით, მაგრამ არა მის ცალკეულ მოლეკულებს", — ამბობს ცვიერლაინი.

ატომების აღბეჭდვა და მონიტორინგი წარმოუდგენლად რთულია. ეს ნაწილაკები ნანომეტრის მხოლოდ მეათედის ზომისაა — რაც ადამიანის თმის სიგანის დაახლოებით მემილიონედის ტოლია. სწორედ ამიტომ არის საჭირო ვიზუალიზაციის ასეთი რთული სისტემები.

ახლა, როდესაც ახალი მიდგომის შემქმნელებმა აჩვენეს, რომ მოდელი მუშაობს, მათ მისი გამოყენება ატომების სხვა ტიპის ურთიერთქმედებებისა და ქცევების შესასწავლად სურთ. განსაკუთრებით საინტერესოა ყველაზე იშვიათი და ნაკლებად შესწავლილი სცენარები, რომელთა შორის ჰოლის კვანტური ეფექტია — სადაც ელექტრონებს უჩვეულო ურთიერთქმედება აქვს მაგნიტურ ველთან.

კვლევა ჟურნალში Physical Review Letters გამოქვეყნდა.