Фізикам з Національного інституту стандартів і технологій (NIST) вдалося охолодити макроскопічний об'єкт - алюмінієву платівку - до температури, нижче квантового ліміту, використовуючи «стиснене світло». При цьому зупинився не тільки рух атомів відносно один одного: навіть електрони «пішли» на найнижчі енергетичні рівні.
Абсолютний нуль, при якому припиняється рух атомів і молекул - це теоретична концепція, в природі 0 К не буває. Вчені навчилися наближатися до абсолютного нуля, охолоджуючи окремі атоми лазером - наприклад, за рахунок ефекту Допплера. У таких експериментах фізики порційно подають на окремі атоми і невеликі групи атомів фотони, частота яких трохи нижче частоти найближчого доступного енергетичного рівня електрону в атомі. Поглинаючи фотон, атом набуває енергію і прагне зробити стрибок на наступні рівень - але енергії недостатньо, і атом повертається в основний стан, та ще витрачає енергію на спробу переходу. В результаті він стає дещо «холоднішим», ніж до зустрічі з фотоном. Таким чином вдавалося охолоджувати окремі частинки до 500 мілікельвін.
Нижче цієї температури матерію можна охолодити методом бічної смуги, направивши на частинку хвилю з частотою, що відповідає частоті одного з меж (бічної смуги) коливань атома, попередньо охолодженого за допплерівським методом.
Однак у подібних експериментах з охолодження мова завжди йде про об'єкти мікроміру - атоми і молекули. Фізики з NIST же спробували охолодити величезну порівняно з окремими атомами річ - алюмінієву платівку діаметром в половину перерізу людського волосся. Зробити це вдалося, зробивши з неї мікрохвильовий резонатор і направивши на нього промінь лазера, що дає світло в особливому, стислому стані.
За експериментальне підтвердження існування стисненого когерентного світла Рой Глаубер отримав Нобелівську премію з фізики 2005 року. Проводячи фотони через особливі кристали, Глаубер навчився отримувати світло однієї, дуже чистої частоти. Кванти світла, що виходять з глауберівського лазера, мають найнижчу з можливих для себе енергій, тому з їх допомогою можна впливати на частинки, повідомляючи їм дуже точну кількість енергії.
Направивши на мікрохвильовий резонатор таке стисле світло, вчені отримали наступну картину. Атоми металу в резонаторі були попередньо «налаштовані» на одну частоту. Кванти стисненого світла, потрапляючи в резонатор, «розгойдували» електрони майже до стрибка на наступний енергетичний рівень, але енергії для переходу не вистачало, і вони поверталися назад у невіднятий стан, втрачаючи при цьому ще деяку кількість енергії. У результаті таких втрат речовина всього резонатора охолодилася нижче квантової межі - теоретичної межі, за якою закінчується вимір температури і починається вимірювання енергії квантових явищ. Непрямими методами вдалося виміряти частоту коливань системи (термін «температура» тут не цілком застосовний): вона виявилася рівною 0,18 − 0,20 фононам (квантам коливального руху атомів кристала або металу). Атоми алюмінію практично завмерли на місці, і навіть електрони в атомах металу зайняли найнижчі енергетичні рівні.
Результати дослідження опубліковані в журналі Nature.