Фізики вперше побачили злиття окремих атомів
Опубликованно 21.02.2020 16:26
Безліч обладнання, включаючи лазери, дзеркала, вакуумну камеру і мікроскопи, зібрані у фізичному факультеті Отаго, а також багато часу, енергії і досвіду, дозволили дослідити квантовий процес, який досі був зрозумілий тільки через статистичне усереднення з експериментів з участю великого числа атомів.
Експеримент покращує сучасні знання, пропонуючи раніше невидимий погляд на мікроскопічний світ, дивуючи дослідників результатами.
"Наш метод включає в себе індивідуальне уловлювання та охолодження трьох атомів до температури близько однієї мільйонної Кельвіна з використанням высокофокусированных лазерних променів в гипервакуумированной (вакуумного) камері розміром з тостер. Ми повільно комбінуємо пастки, що містять атоми, щоб створити контрольовані взаємодії, які ми вимірюємо", - говорить доцент Міккель Ф. Андерсен з фізичного факультету Отаго.
Коли три атома зближуються, два утворюють молекулу, і всі отримують удар від енергії, що виділяється в процесі. Камера мікроскопа дозволяє збільшувати і переглядати процес.
"Два атоми не можуть утворити молекулу, для хімії потрібно не менше трьох. Наша робота - це перший раз, коли цей базовий процес вивчався ізольовано, і виявилося, що він дав кілька дивовижних результатів, які очікувалися від попередніх вимірювань у великих хмарах атомів", - говорить доктор наук Марвін Вейланд, очолював експеримент.
Наприклад, дослідники змогли побачити точний результат окремих процесів і спостерігали новий процес, коли два атоми залишають експеримент разом. До цих пір цей рівень деталізації неможливо було спостерігати в експериментах з багатьма атомами.
"Працюючи на цій молекулярному рівні, ми тепер знаємо більше про те, як атоми стикаються і реагують один з одним. З розвитком цей метод може забезпечити спосіб створення і контролю окремих молекул певних хімічних речовин", - додає Вейланд.
Доцент Андерсен визнає, що метод і рівень деталізації можуть бути важкі для розуміння тими, хто перебуває за межами світу квантової фізики, однак він вважає, що додатки цієї науки будуть корисні при розробці майбутніх квантових технологій, які можуть вплинути на суспільство так само сильно, як і попередні квантові. технології, які дозволили сучасні комп'ютери та Інтернет.
"Дослідження в області побудови все меншого і меншого масштабу, сприяли значному розвитку технологій за останні десятиліття. Наприклад, це єдина причина, по якій сучасні мобільні телефони мають більшої обчислювальної потужності, ніж суперкомп'ютери 1980-х років. Наше дослідження намагається прокласти шлях до можливості будувати в дуже малому масштабі, а саме в атомному масштабі, і я дуже радий бачити, як наші відкриття вплинуть на технологічний прогрес в майбутньому", - говорить доцент Андерсен.
Результати експерименту показали, що для утворення молекули знадобилося значно більше часу, ніж очікувалося, порівняно з іншими експериментами і теоретичними розрахунками, які в даний час є недостатніми для пояснення цього явища. Хоча дослідники пропонують механізми, які можуть пояснити невідповідність, вони підкреслюють необхідність подальших теоретичних розробок у цій галузі експериментальної квантової механіки.
Нагадаємо, раніше повідомлялося, що квантова заплутаність пояснили чашкою кави.
Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на Bigmir)net на Facebook і Telegram.
Категория: Технологии