Dacă un nor cuantic dens de gaz este răcit la o temperatură suficient de scăzută, acesta devine incolor. Acest fenomen, denumit blocare Pauli, are loc din cauza acelorași efecte care stau la baza structurii atomilor. În prezent, cercetătorii au reușit să observe pentru prima dată acest efect.
„Aceasta a fost o predicție teoretică propusă în urmă cu mai mult de trei decenii. Este pentru prima dată când acest lucru este demonstrat experimental”, a declarat Amita Deb din cadrul Universității din Otago, Noua Zeelandă, membru al uneia dintre cele trei echipe care au observat, în mod independent, fenomenul.
Blocarea Pauli are loc în gazele formate dintr-un tip de particule denumite fermioni, o categorie care include protonii, neutronii și electronii. Aceste particule respectă o regulă denumită principiul de excludere Pauli: doi fermioni identici nu pot ocupa aceeași stare cuantică într-un sistem dat.
„Acest fenomen fizic, care este foarte greu de observat, există peste tot în jurul nostru și ne ajută la determinarea structurii și stabilității materiei”, a declarat Brian DeMarco din cadrul Universității Illinois din Urbana-Champaign, care nu a fost membru al niciunei dintre cele trei echipe care l-au observat.
Blocarea Pauli are loc atunci când fermionii dintr-un gaz sunt împachetați atât de strâns, încât toate stările cuantice disponibile sunt umplute. Astfel, se creează un tip de materie denumită mare Fermi. Atunci când este cazul, particulele devin incapabile să se miște, așa că lumina nu le poate induce un impuls. Din cauza faptului că lumina care este absorbită de particule, sau care este reflectată de către acestea va conferi impuls, radiația este forțată să treacă direct prin gaz, fără a interacționa cu acesta.
„Acesta este un fenomen foarte elementar, dar care nu poate fi observat foarte ușor. Este nevoie de condiții extreme (densități mari și temperaturi extrem de scăzute) pentru a-l putea observa și este dificil să le obținem pe toate în mod simultan”, a declarat Yair Margalit din cadrul Institutului de Tehnologie din Massachusetts, membru al uneia dintre cele trei echipe.
Toate cele trei grupuri au efectuat experimente similare folosind atomi prinși în capcane magnetice și răcite până la aproape zero absolut. Deși fiecare grup a folosit un alt tip de atom, rezultate au fost similare: împrăștierea luminii din gaze a fost semnificativ mai redusă atunci când acestea erau suficient de reci și dense pentru a forma o mare Fermi.
Descoperirea ar putea ajuta cercetătorii să studieze atomii aflați în stări de înaltă energie, care tind să se descompună rapid. „Imaginați-vă că luăm un atom cu o stare energetică ridicată din altă parte și să îl plasăm în această mare Fermi. Atunci când încearcă să își scadă energia, atomul nu are unde să se deplaseze, așa că durata de viață a acelei stări este îmbunătățită artificial”, a declarat Christian Sanner din cadrul Institutului de cercetare JILA din Colorado, membru al uneia dintre echipe.
Fenomenul ar putea fi util și în computerele cuantice. Acest lucru se datorează faptului că atomii utilizați în unele dintre aceste dispozitive pot fi extrem de sensibili la lumină, iar plasarea unor părți ale computerelor într-o mare Fermi ar putea scădea acea sensibilitate și ar poate ajuta la menținerea stării cuantice pentru o perioadă mai mare de timp, crescându-se stabilitatea mașinilor.
