Исследователи из Массачусетского технологического института создали первый и пока единственный в мире микроскоп, который способен различать отдельные фермионы – частицы с полуцелыми значениями спина. Одним из представителей этих фундаментальных субатомных частиц является, например, кварк, входящий в состав протонов и нейтронов.

Учёным MIT действительно удалось совершить прорыв в производстве высокоточных микроскопов, ведь их детище позволяет достаточно подробно разглядывать скопление из тысяч фермионов. Микроскоп использует магнитную ловушку и систему лазеров для того, чтобы охладить и в итоге заморозить скопление субатомных частиц в одном положении. Процесс фотографирования частиц достаточно необычен. Если вкратце: атомы калия помещаются в магнитную ловушку, где их остужают лазером. Атом поглощает фотон из лазерного луча, при этом охлаждается и переходит на один энергетический уровень ниже, испуская свой собственный фотон. Этот самый фотон и улавливает линза микроскопа, постепенно составляя из полученных данных общую картину расположения частиц.

В 2010 году физики Гарвардского университета создали микроскоп, способный различать отдельные бозоны. В 2010 году был создан второй такой микроскоп в Институте квантовой оптики имени Макса Планка. Но до сегодняшнего дня в мире не было прибора, который бы смог различить отдельные фермионы. Теперь эта ниша, наконец, больше не пустует.

«Мы пытались сделать для науки то же самое, что сделали учёные до нас, разработав бозонный микроскоп. Наша задача оказалась куда сложнее, так как атомы, с которыми пришлось работать, не так-то просто остудить. Так что нам пришлось придумать совершенно новый способ остудить их, при этом наблюдая за ними со стороны», — рассказал прессе один из руководителей проекта профессор Мартин Цвирлейн.

Создание фермионного микроскопа позволит учёным заглянуть туда, куда не заглядывал ещё ни один человек до них. Кто знает, какие тайны откроются человечеству в ближайшем будущем. Но в одном можно быть уверенными наверняка: наука не стоит на месте, она меняется и постоянно изменяет мир вокруг нас.