Den experimentella undersökningen av ultrakall kvantmateria gör det möjligt att studera kvantmekaniska fenomen som annars är otillgängliga. Ett team ledd av Innsbruck-fysikern Francesca Ferlaino har nu blandat kvantgaser av två starkt magnetiska element, erbium och dysprosium, och skapade en dipolär kvantblandning.

Några år sedan, det verkade omöjligt att utvidga teknikerna för atommanipulation och djupkylning i den ultrakalla regimen till att omfatta atomarter med många valenselektroner. Anledningen är den ökande komplexiteten i atomspektrumet och de okända spridningsegenskaperna. Dock, ett team av forskare, ledd av Ben Lev vid Stanford University och ett österrikiskt team under ledning av Francesca Ferlaino vid University of Innsbruck visade kvantdegeneration av sällsynta jordartsarter. Ferlainos grupp fokuserade forskningen på erbium och utvecklade en kraftfull, men ändå överraskande enkel metod för att producera ett Bose-Einstein-kondensat.

"Vi har visat hur komplexiteten i atomfysiken kan öppna upp nya möjligheter, " säger Ferlaino. Magnetiska arter är en idealisk plattform för att skapa dipolär kvantmateria, där partiklar interagerar med varandra via en lång räckvidd och orienteringsberoende interaktion som små kvantmagneter.

I en ny artikel som nu publicerats i tidskriften Fysiska granskningsbrev , den österrikiska forskargruppen gör ett nytt steg inom området för dipolär materia. De blandade erbium och dysprosium, och för första gången, producerade en dipolär kvantblandning. "Vi studerade mycket noggrant atomspektra för dessa två arter och gjorde planer för hur vi skulle kombinera dem och uppnå samtidig kvantdegeneration, säger Philipp Ilzhöfer, en av tidningens två ledande författare.

"Och vårt schema fungerade ännu bättre än förväntat, som tillåter oss att skapa ett system där Bose-Einstein-kondensat av erbium och dysprosium samexisterar och interagerar med varandra, " tillägger Arno Trautmann, den andra ledande författaren. Detta framsteg lovar att öppna nya forskningsgränser inom området för dipolär kvantmateria på grund av den långväga interaktionen mellan de två arterna.