リュードベリポーラロン

リュードベリポーラロンは低温で生成されるエキゾチックな準粒子であり、非常に大きな原子が原子核と電子の間の空間に他の通常の原子を包含する。 ^{[1]この原子の形成には、科学者は}ボーズ・アインシュタイン凝縮とリュ​​ードベリ原子という原子物理学の2つの分野を組み合わせる必要があった。リュードベリ原子は、単一の原子を高エネルギー状態に励起することによって形成され、電子は原子核から非常に遠く離れている。ボーズ・アインシュタイン凝縮は絶対零度に近い温度で生成される物質の状態である。

ポーラロンは、ボーズ・アインシュタイン凝縮体に不純物として含まれるリュードベリ原子をレーザーで励起することで誘起されます。これらのリュードベリ原子では、電子と原子核の平均距離は数百ナノメートルにも達し、これは水素原子の半径の千倍以上です。^[2]このような状況では、励起されたリュードベリ原子の原子核と電子の距離は、凝縮体の原子間の平均距離よりも長くなります。その結果、いくつかの原子はリュードベリ原子の電子の軌道の内側に位置します。

原子は電荷を持っていないため、電子に対しては最小限の力しか及ぼさない。しかし、電子は中性原子でわずかに散乱され、軌道を離れることさえない。そして、リュードベリ原子とその内部の原子との間に生成され、それらを結びつける弱い結合はリュードベリポーラロンとして知られている。この励起は、2016年にハーバード大学の理論家によって予測され、2018年にストロンチウムのボース・アインシュタイン凝縮体を使用した実験で分光法によって確認された。 ^[4]理論的には、リュードベリ原子の半径とボース・アインシュタイン凝縮体の密度に応じて、最大170個の通常のストロンチウム原子がリュードベリ原子の新しい軌道内に密接に収まる可能性がある。 ^[2]実験の理論的作業はウィーン工科大学とハーバード大学の理論家によって行われ、^{[5]実際の実験と観察はテキサス州ヒューストンの}ライス大学で行われた。

• ボーズ・アインシュタイン凝縮
• リュードベリ原子