g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Fizikçi 150 iyonik kristali "anında dondu"!

Brocade Garden: Bu makale parçacık fiziği hakkındadır

Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki (NIST) fizikçiler, kuantum ölçeğinde manyetik alanları simüle etmek ve gizemli karanlık maddeden gelen sinyalleri algılamak için kullanılan 150 berilyum iyonundan (yüklü atomlar) oluşan düz bir kristali "anında dondurdular". Yeni olasılıklar açın. On yıllardır birçok araştırmacı, kuantum mekaniğinin izin verdiği en küçük hareket noktasına çıplak gözle görülebilecek kadar büyük titreşimli bir nesneyi soğutmaya çalıştı. Ne kadar soğuksa o kadar iyidir, çünkü cihazı daha hassas, daha kararlı, daha az deforme hale getirir ve bu nedenle pratik uygulamalarda daha kullanışlı hale getirir. Bununla birlikte, araştırmacılar şimdiye kadar yalnızca birkaç tür titreşimi azaltabilirler. NIST deneyinde, manyetik ve elektrik alanlar iyonları soğutur ve hapseder, bu da onları 250 mikrondan (metrenin milyonda biri) daha küçük çapa sahip diskler oluşturur.

Brocade Park-Bilim Popülerleştirme: Disk, bir tür kristal olarak kabul edilir, çünkü iyonlar düzenli olarak tekrar eden bir modelde düzenlenmiştir. "Physical Review Letters" makalesinde açıklandığı gibi, NIST araştırmacıları kristali 200 mikrosaniye (saniyenin milyonda biri) içinde soğutdular, böylece her iyon tarafından taşınan enerji yalnızca bir fonon (kristalde bir tane). (Paket enerji) Taşınan enerjinin 1 / 3'ü. Bu, çarpan bir tamburun yukarı ve aşağı hareketine benzeyen, mümkün olan en düşük kuantum "temel durum" kristal sözde "tambur kafası" titreşimine çok yakındır. Araştırmacılar, her biri bir iyona karşılık gelen 150 kafanın tümünün titreşimini soğutup yavaşlattı. Bu çalışma, bu teknolojiyi kullanarak, daha önce başka bir gruba kıyasla 18 iyonu soğutarak, büyük bir gelişme olan yüzlerce iyonun toplu olarak sakinleştirilebileceğini göstermektedir.

Titreşen berilyum iyonları (yüklü atomlar) kristal yapıda sıkışıp kaldığından, NIST araştırmacıları bu "davul kafalarını" neredeyse hiç hareket etmeyecek şekilde titreyecek şekilde soğutup yavaşlattılar. Resim: Ürdün / NIST

Bu gösterimde soğutulan frekans titreşimi için, fononun taşıdığı enerjinin üçte biri, 50 mikrokelvin'e veya mutlak sıfırın (eksi 459,67 ° F veya eksi 273,15 ° C) milyonda 55 parçasına karşılık gelir. Birincisi, rekor kıran bir sıcaklık olmasa da, bu seviye tüm tambur kafası modlarının kuantum mekanik zemin durumuna yakındır, bu da böylesine yüksek derecede kısıtlanmış bir sistem için termal hareketin küçük olduğu anlamına gelir. Bu kadar fazla soğutma elde etmek için, araştırmacılar kristalde belirli frekanslara ve güç seviyelerine sahip iki lazer hedeflediler. Lazer, iyonların enerji seviyelerini birleştirerek iyon kristali hareketini artırmadan enerji kaybeder. Kristal tarafından saçılan çoğu lazer parçacığı için iyonlar hareketlerini kaybederek kristali soğutur.

Bu yöntem, disk şeklindeki bir kristalin sol ve sağ hareketi gibi diğer titreşim türlerini soğutamaz. Ancak davul başı hareketi en pratik kullanıma sahiptir. Kuantum simülasyonları ve kuantum sensörleri için yalnızca tambur kafası titreşimi kullanılır. Soğutucu tambur kafası titreşimi, iyon kristalini geleneksel bir bilgisayarda hesaplaması zor olan daha gerçekçi bir kuantum manyetik simülatör haline getirecektir. Temel durum soğutması ayrıca daha karmaşık dolaşık kuantum sistemlerini etkinleştirmeli ve böylece kuantum algılama uygulamaları için daha iyi ölçümler sağlamalıdır. Araştırmacıların ilgilendiği kuantum algılama uygulaması, çok zayıf elektrik alanlarının algılanmasıdır.Yer durumu soğutması yoluyla, elektrik alanlarını algılama yeteneği geliştirilerek, belirli karanlık madde-akson türlerini (varsayımsal atom altı parçacıklar) aramamıza izin verir. Gizli fotonlar (henüz görünmeyen kuvvet taşıyıcıları). Gelecekteki araştırmalar, çok fazla iyon içeren üç boyutlu kristalleri soğutmaya çalışacak.