리서치 하이라이트

절대 O도에서 자기장에 의한 희토 원소 포획

Nature 431, 7006

자기장 포획(Magnetic trapping)과 저온 충돌(cold collision)은 물질의 초저온 ‘슈퍼 원자’인 보스-아인슈타인 응축물(Bose-Einstein condensate)과 같은 양자 축퇴 원자 및 분자 가스(quantum degenerate atomic and molecular gas) 생성에 핵심적인 역할을 하게 된다. 응축물은 루비듐과 같은 원자가 진공 상태에서 자기장에 갇혀 있으면서 절대 온도 0도보다 1조 분의 1도 정도로 냉각된 상태이다. 자기장 포획은 원자 스핀(atomic spin)이 갇힌 자기장과의 특정 형태의 정렬이 요구된다. 이와 같은 정렬은 원자 충돌에 의해서 파괴되며, 스핀 방향성(spin orientation)에 영향을 주지 않고 충돌할 수 있는 구형의 대칭형 알칼리 메탈 원자와 같은 몇 가지 원자들로 제한된다. 전체 주기율표에서 구형으로 대칭을 이루지 않은 원자를 대상으로 양자 축퇴 가스(quantum degenerate gas)를 생성하기 위한 프로젝트의 일환으로 Hancox 등은 네오디뮴(neodymium)과 디스프로슘(dysprosium)과 같은 희토류를 조사하였다. 이러한 원소들의 바깥쪽 전자 껍질은 구형의 대칭형 원자처럼 행동하도록 하였다. 이러한 원자들을 시작으로 하여, 낮은 온도에서 다양한 시스템을 조사하는 것이 가능하게 되었다.