Fyysikot ovat tulostaneet laitteen ultrakylmien atomien luomiseksi: nyt kvanttikokeet ovat helpommin saatavilla

Tiedemiesten kehitys avaa pääsyn nopeampaan ja kätevämpään tapaan luoda pieniä, enemmän

vakaat, mukautettavat asennuksetkvanttikokeet.  Nykyään fyysikot käyttävät laservaloa ja magneetteja ultrakylmien atomien syntetisoimiseen. Ja tuloksena olevia atomeja käytetään esimerkiksi tunnistamaan heikoimpia magneettikenttiä tai luomaan kelloja, joiden tarkkuus on jopa sekunnin kvadrillijoonasosa.  Niinpä fyysikot ovat pitkään pyrkineet käyttämään ultrakylmiä atomilaitteita erilaisissa ympäristöissä, avaruustutkimuksesta, jossa ne voivat auttaa navigoinnissa, hydrologiaan, jossa he voivat määrittää pohjaveden sijainnin havaitsemalla sen vetovoiman. Mutta prosessi atomien jäähdyttämiseksi riittävästi näiden tehtävien suorittamiseksi on usein monimutkainen ja vaikea.

Avain atomien jäähdyttämiseen ja hallintaan onosumalla niihin tarkasti viritetyllä laservalolla. Kuumat atomit liikkuvat satojen kilometrien tunnissa, kun taas erittäin kylmät atomit ovat lähes liikkumattomia. Fyysikot varmistavat, että joka kerta kun lasersäde osuu lämpimään atomiin, valo osuu siihen siten, että atomi menettää energiaa, hidastuu ja viilenee. Tyypillisesti tutkijat työskentelevät laboratoriopöydällä, jonka mitat ovat 1,5 m per  2,5 m, johon on asennettu peilien ja linssien "labyrintti" - optiset komponentit, jotka ohjaavat valoa. Fyysikot käyttävät magneetteja valvoakseen, missä kaikki ultrakylmät atomit ovat tässä kammiossa: niiden kentät toimivat "aitoina".

Verrattuna hiukkaskiihdyttimiin, joiden pituus onmuutama kilometri tai suuret teleskoopit, nämä kokeelliset tilat ovat pieniä. Ne ovat kuitenkin liian suuria ja hauraita kaupallistettavaksi ja sovellettavaksi akateemisten laboratorioiden ulkopuolella. Fyysikot viettävät usein kuukausia yhdenmukaistamalla optisten labyrinttiensa kaikki pienet elementit. Pienikin peilien ja linssien tärinä - mikä voi tapahtua kentällä - aiheuttaa merkittäviä viiveitä. Niinpä Nottinghamin tutkijat siirtyivät 3D -tulostamiseen.

Fyysikkojen asennus vie alle 0,15 tilavuuttakuutiometriä, joka on hieman suurempi kuin 10 suuren pizzalaatikon pino. "Tämä on hyvin, hyvin pieni. Olemme pienentäneet kokoa noin 70 % perinteiseen järjestelmään verrattuna”, sanoo Nottinghamin tohtoriopiskelija ja tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja Somaya Madkhali. Rakentaakseen sen hän ja hänen kollegansa kokosivat kokoonpanonsa 3D-tulostuslohkoista. Sen sijaan, että alipainekammio olisi valmistettu vahvoista, mutta raskasmetalleista, tiimi painoi sen kevyemmästä alumiiniseoksesta. Ja he asettivat linssit ja peilit pidikkeeseen, joka myös tulostettiin polymeeristä.

Pienoisasetusten vastaanottaminen onnistuiteki töitä. Ryhmä ladasi 200 miljoonaa rubidiumatomia tyhjiökammioonsa ja lähetti laservaloa optiikan kaikkien komponenttien läpi aiheuttaen valon törmäämisen atomien kanssa. Atomit muodostivat näytteen, jonka lämpötila oli jopa - 267 ° C - aivan kuten tutkijat ovat tehneet perinteisillä välineillä viimeisten 30 vuoden aikana.

3D -tulostuksen käytön suuri etuettä tiedemiehet voivat suunnitella kukin komponentin yksilöllisesti. Siksi uusi tutkimus on askel eteenpäin tämän fysiikan perustutkimustyökalun saatavuuden ja kaupallisen saatavuuden parantamisessa. Fyysikot spekuloivat, että tällaisia ​​instrumentteja käytetään akateemisen maailman ulkopuolella, esimerkiksi yritykset, jotka valmistavat magneettisia tai painovoimakenttiä tunnistavia kvanttiantureita.

Lukea Edelleen:

On ilmestynyt uusi metalli, jossa elektronit liikkuvat kuin neste

Erityinen paino ostajien pettämiselle: Israelista löydettiin epätavallinen esine

Новая iOS 15: дата выпуска, дизайн и функции iPhone. Рассказываем все, что известно