Po raz pierwszy fizykom udało się stworzyć w laboratorium nietypowe i delikatne struktury znane jako molekuły trilobitowe Rydberga. Ta pionierska praca daje nowe wglądy w działanie elektronów w skali kwantowej.

Molekuły Rydberga powstają z atomów Rydberga, które są zwykłymi atomami dodatkowo pobudzonymi dużą ilością energii. Takie atomu nabierają znacznych rozmiarów, a ich elektrony są bardzo luźno związane z jądrem.

W molekułach Rydberga, atom w stanie podstawowym przyciąga się do atomu Rydberga, ale nie za pomocą standardowych wiązań chemicznych, lecz dzięki dziwnej kwantowej atrakcji. To prowadzi do powstania nietypowych kształtów molekuł, takich jak trilobity czy motyle.

Zespół pod kierunkiem fizyka Maxa Althöna z Uniwersytetu w Kaiserslautern-Landau, w laboratorium Herwiga Otta, stworzył molekuły trilobitowe Rydberga. Użyli do tego atomów rubidu, schłodzonych do temperatury bliskiej zera absolutnego, a następnie pobudzonych laserem do stanu Rydberga.

Gdy atom w stanie podstawowym wchodzi w chmurę elektronów atomu Rydberga, tworzy się molekuła Rydberga. Ciekawą cechą takiej molekuły jest jej duży moment dipolowy elektryczny, co oznacza dużą separację ładunków elektrycznych.

Molekuły trilobitowe Rydberga zaobserwowane przez Althöna i jego współpracowników mają moment dipolowy większy niż 1,700 debye, co jest wartością wyjątkowo wysoką.

Odkrycie to otwiera nowe możliwości w dziedzinie przetwarzania informacji kwantowej oraz może znaleźć zastosowanie w badaniach nad różnymi rodzajami tych niezwykłych molekuł. Badacze są przekonani, że możliwe jest tworzenie molekuł trilobitowych w dowolnym elemencie posiadającym ujemną długość rozpraszania fal s.

Źródło: Nature