Atomforskere ved University of Arizona har med et praktisk forsøg fundet ud af, at superafkølede rubidium-atomer danner spontane hvirvelstrømme, blot de passerer en hårfin temperaturgrænse.

Det svarer fint til forudsigelser fra fysikere fra det australske University of Queensland, som er kommet frem til samme resultat gennem computersimuleringer.

Opdagelsen giver et nyt spor i den del af fysikken, der handler om faseovergange.

En velkendt faseovergang er, når vand fryses til is eller opvarmes til damp. En anden faseovergang sker i proteinerne i et æg, når det bliver hårdkogt. Eller når et metal pludselig bliver superledende, mens temperaturen falder.

Det praktiske forsøg var ikke helt nemt. Lektor Brian P. Anderson og hans team holdt Rubidium-atomerne på plads i opstillingen ved hjælp af lasere og magnetfelter, og så blev temperaturen sænket helt ned til 50 milliarddele over det absolutte nulpunkt, altså lidt under minus 273 grader Celsius.
Og det var i den allersidste del af den ekstreme afkøling, hvor atomerne antog form af et såkaldt BEC (Bose-Einstein Condensate), at kondensatet begynde at danne uventede hvirvler.

»Vi fandt ud af, at når vi afkøler en allerede meget kold gas ned gennem BEC-fasen, så kan kondensatet begynde at rotere spontant og danne noget, der ligner en mikroskopisk, kvantemekanisk hvirvelvind, hvor atomerne roterer som en væske omkring et centrum, hvor der ikke er noget kondensat,« siger Brian P. Anderson i en pressemeddelelse.

Han mener, at det eksperimentelle bevis vil hjælpe til at opnå større forståelse for kondensater og måske en mere universel forståelse af faseskift. For eksempel de faseskift, der skete i det tidlige univers.

Forsøgsresultatet stemmer overens med Kibble-Zurek mekanismen, der angår formeringen af defekter i faseovergange. Modellen siger, at jo hurtigere, en faseovergang sker, des flere defekter opstår der.