Атомы почти полностью пустые. Ядро в десятки тысяч раз меньше электронной орбиты — примерно как песчинка по сравнению с футбольным полем. Но в это пустое пространство можно запихнуть другие атомы. Теоретически — больше сотни таких же. Учёные это реально сделали, и законы физики не нарушили. Нужен один очень большой атом и множество очень холодных обычных.
Большой атом получают так: электрон поглощает лишнюю энергию и перескакивает на более далёкую орбиту. Это называется «возбуждение электрона». С энергией надо быть осторожным: перебор — и электрон улетает совсем, остаётся ион. Самые большие атомы такого типа называют Rydberg atoms, в честь шведского физика Йоханнеса Ридберга. В 1888 году он нашёл закономерность в атомных спектрах, которая позже привела к теории электронных энергетических уровней. В лабораториях ридберговские атомы бывают более чем в 1000 раз шире обычных — места внутри хватает.
Но если запихнуть внутрь обычные атомы, их собственная энергия быстро выбьет аккуратно размещённый электрон. Поэтому атомы почти полностью остужают. Тут на помощь приходит экзотическое состояние вещества — Bose-Einstein Condensate, сокращённо BEC. Температура — это мера того, как частицы прыгают, так что при охлаждении они замедляются и упаковываются плотнее. У некоторых атомов при температуре меньше миллионной доли градуса выше абсолютного нуля весь кластер начинает разделять одно квантовое состояние. BEC позволяет физикам видеть квантовые эффекты в крупном масштабе, но для данного фокуса важно только то, что атомы там очень холодные.
В 2018 году международная команда учёных создала BEC из атомов стронция. Затем один атом облучили точно настроенным лазером, возбудив его внешний электрон и превратив атом в Rydberg atom. Несколько соседних атомов из BEC оказались внутри раздутой орбиты этого электрона. Внутренние атомы слабо взаимодействовали с электроном и вместе образовали странную молекулу — Rydberg polaron. По компьютерным симуляциям, внутрь такого полярона могут поместиться ещё до 170 атомов стронция.
Так что да, в атом можно запихнуть пачку других атомов. Пригодятся ли Rydberg polarons обычным людям — пока непонятно. Зато они точно могут рассказать много нового о квантовой механике и поведении атомов. Иногда этого достаточно.