Fyysikkojen ryhmä Barcelonassa on luonut nestemäisiä pisaroita, jotka ovat 100 miljoonaa kertaa ohuempia kuin vesi ja jotka pitävät itseään yhdessä omituisten kvanttilakien avulla.
Science-lehdessä 14. joulukuuta julkaistussa lehdessä tutkijat paljastivat, että nämä omituiset pisarat esiintyivät laserhilan outossa, mikroskooppisessa maailmassa - optisessa rakenteessa, jota käytetään kvanttikohteiden manipulointiin - Espanjan instituutin de Ciències Fotòniquesin laboratoriossa, tai Photonic Science Institute (ICFO). Ja ne olivat todellisia nesteitä: aineita, jotka pitävät tilavuutensa ulkoisesta lämpötilasta riippumatta ja muodostavat pisaroita pieninä määrinä. Se ei ole kaasuja, jotka leviävät täyttämään säiliöitään. Mutta ne olivat paljon vähemmän tiheitä kuin mikään normaalissa olosuhteissa esiintyvä neste, ja ne säilyttivät nestemäisen tilansa prosessilla, joka tunnetaan kvanttivaihteluina.
Tutkijat jäähdyttivät kaliumiatomien kaasun, joka oli jäähdytetty miinus 459,67 asteeseen Fahrenheit (miinus 273,15 astetta), lähellä absoluuttista nollaa. Tuossa lämpötilassa atomit muodostivat Bose-Einstein-kondensaatin. Siinä on tilanne, jossa kylmät atomit kerääntyvät yhteen ja alkavat fyysisesti limittyä. Nämä kondensaatit ovat mielenkiintoisia, koska niiden vuorovaikutuksessa hallitsevat kvanttilait, eikä klassinen vuorovaikutus, joka voi selittää useimpien suurten ainekokojen käyttäytymisen.
Kun tutkijat työnsivät kaksi näistä kondensaateista yhteen, muodostuivat pisaroita, jotka sitoutuivat yhteen täyttämään määritellyn tilavuuden. Mutta toisin kuin useimmat nesteet, jotka pitävät pisaransa muodot yhdessä molekyylien välisten sähkömagneettisten vuorovaikutusten kautta, nämä pisarat pitivät muotojaan prosessilla, jota kutsutaan "kvanttivaihteluksi".
Kvanttivaihtelu johtuu Heisenbergin epävarmuusperiaatteesta, jonka mukaan hiukkaset ovat pohjimmiltaan todennäköisyyksiä - ne eivät pidä yhtä energiatasoa tai -paikkaa tilassa, vaan ovat levinneet useille mahdollisille energiatasoille ja -paikoille. Ne "rasvatut" hiukkaset toimivat vähän kuin ne hyppäävät mahdollisten sijaintiensa ja energiansa ympäri, painostaen naapureitaan. Lisää yhteen kaikkien juoksevien hiukkasten paineet ja huomaat, että niillä on taipumus houkutella toisiaan enemmän kuin ne hylkivät toisiaan. Tämä vetovoima sitoo heidät yhteen pisaroiksi.
Nämä uudet pisarat ovat ainutlaatuisia siinä mielessä, että kvanttivaihtelu on hallitseva vaikutus pitäen ne nestemäisessä tilassaan. Muut "kvanttinesteet", kuten nestemäinen helium, osoittavat tämän vaikutuksen, mutta niihin liittyy myös paljon voimakkaampia voimia, jotka sitovat ne paljon tiiviimmin toisiinsa.
Kaliumkondensaattipisarat eivät kuitenkaan hallitse näitä muita voimia, ja niissä on hyvin heikosti vuorovaikutuksessa olevia hiukkasia, ja siksi ne jakautuvat paljon laajempiin tiloihin - vaikka ne pitäisivät pisaransa muotoja. Verrattuna vastaaviin heliumpisaroihin, kirjoittajat kirjoittavat, tämä neste on kaksi suuruusluokkaa suurempi ja kahdeksan suuruusluokkaa laimeampi. Se on iso juttu kokeilijoille, tutkijat kirjoittavat; kaliumpisarat saattavat osoittautua paljon paremmiksi kvanttinesteiksi tulevia kokeita varten kuin helium.
Kvanttipisaroilla on kuitenkin rajansa. Jos niissä on liian vähän atomeja, ne romahtavat, haihtuen ympäröivään tilaan.
