Немецкие физики предложили новый подход к оптической визуализации квантовых холодных газов, запертых в оптических решетках. Он заключается в пропорциональном расширении ансамбля атомов с помощью дополнительного потенциала почти в сто раз, что делает его доступным для изучения обычными оптическими методами.

Авторы исследования, опубликованного в Nature, назвали этот метод материально-волновой лупой.

Холодные квантовые газы играют очень важную роль в понимании фундаментальной физики. Для их эффективного охлаждения и точной манипуляции ученые помещают атомы в оптические ловушки, сформированные пересекающимися лазерными лучами. Такие структуры позволяют подтверждать разнообразные теоретические эффекты и выступать в роли квантовых симуляторов.

Для оптической визуализации ультрахолодных атомов физики применяют разнообразные техники квантовогазовой микроскопии. Из-за фундаментальных ограничений они позволяют увидеть только двумерные структуры, чей масштаб больше, чем дифракционный предел. Эти трудности можно обойти с помощью электронных или ионных микроскопов ценой низкой эффективности обнаружения и большой аппаратной сложности.

Физики из Гамбургского университета при участии Клауса Зенгштока (Klaus Sengstock) придумали другой способ решения этой проблемы, который они назвали материально-волновой лупой.