Физиците са отпечатали устройство за създаване на ултра студени атоми: сега квантовите експерименти ще станат по -достъпни

Разработката на учените отваря достъп до по-бърз и удобен начин за създаване на малки, повече

стабилни, адаптивни инсталации заквантови експерименти.  Днес физиците използват лазерна светлина и магнити, за да синтезират ултрастудени атоми. А получените атоми се използват например за идентифициране дори на най-слабите магнитни полета или за създаване на часовници с точност до една квадрилионна от секундата.  Така че физиците отдавна се стремят да използват устройства с ултрастуден атом в различни настройки, от изследване на космоса, където могат да помогнат при навигацията, до хидрология, където могат да определят точно местоположението на подпочвените води чрез откриване на гравитационното им привличане. Но процесът на охлаждане на атомите достатъчно, за да изпълни някоя от тези задачи, често е сложен и труден.

Ключът към охлаждането и контролирането на атомите еудряйки ги с прецизно настроена лазерна светлина. Горещите атоми се движат със скорост от стотици километри в час, докато изключително студените атоми са почти неподвижни. Физиците гарантират, че всеки път, когато топъл атом бъде ударен от лазерен лъч, светлината го удря по такъв начин, че атомът губи малко енергия, забавя се и става по-хладен. Обикновено учените работят върху лабораторна маса с размери 1,5 м на  2,5 м, на който е монтиран „лабиринт“ от огледала и лещи - оптични компоненти, които контролират светлината. За да контролират къде са всички ултрастудени атоми в тази камера, физиците използват магнити: техните полета действат като „огради“.

В сравнение с ускорителите на частици с дължина отняколко километра или големи телескопи, тези експериментални съоръжения са малки. Те обаче са твърде големи и крехки, за да бъдат комерсиализирани и приложени извън академичните лаборатории. Физиците често прекарват месеци в подреждане на всеки малък елемент в оптичните си лабиринти. Дори и най -малкото разклащане на огледала и лещи - което може да се случи на полето - ще доведе до значителни забавяния. Така изследователите от Нотингам се обърнаха към 3D печат.

Инсталацията на физиците заема по-малко от 0,15 обемакубичен метър, което е малко по-голямо от стек от 10 големи кутии за пица. „Това е много, много малко. Намалихме размера с около 70% в сравнение с конвенционалната настройка“, казва Сомая Мадхали, докторант в Нотингам и първи автор на изследването. За да го изградят, тя и нейните колеги сглобиха своята инсталация от блокове, които те отпечатаха 3D. Вместо да изработи вакуумната камера от здрави, но тежки метали, екипът я отпечата от по-лека алуминиева сплав. И поставиха лещите и огледалата в държач, който също отпечатаха от полимер.

Получена миниатюрна настройка успешноработил. Екипът зареди 200 милиона рубидиеви атома във вакуумната си камера и изпрати лазерна светлина през всички компоненти на оптиката, което доведе до сблъсък на светлината с атомите. Атомите образуват проба с температури до -267 ° C - точно както учените правят с по -традиционни инструменти през последните 30 години.

Голямото предимство на използването на 3D печате, че учените ще могат индивидуално да проектират всеки компонент. Следователно, новото изследване е стъпка напред в превръщането на този основен инструмент за изследване на физиката по -достъпен и търговски достъпен. Физиците предполагат, че такива инструменти ще се използват извън академичните среди, например от компании, произвеждащи квантови сензори, които усещат магнитни или гравитационни полета.

Чета Допълнително:

Появи се нов метал, в който електроните се движат като течност

Специална тежест за измама на купувачи: необичаен артефакт е открит в Израел

Нов iOS 15: дата на издаване, дизайн и функции на iPhone. Разказваме всичко, което е известно