Fizičari su tiskali uređaj za stvaranje ultrahladnih atoma: sada će kvantni pokusi postati pristupačniji

Razvoj znanstvenika otvara pristup bržem i praktičnijem načinu stvaranja malog, višeg

stabilne, prilagodljive instalacije zakvantni eksperimenti.  Danas fizičari koriste lasersko svjetlo i magnete za sintezu ultrahladnih atoma. A dobiveni atomi koriste se, primjerice, za prepoznavanje čak i najslabijih magnetskih polja ili za izradu satova s ​​točnošću do kvadrilijuntinke sekunde.  Dakle, fizičari su dugo tražili korištenje ultrahladnih atomskih uređaja u raznim okruženjima, od istraživanja svemira, gdje mogu pomoći u navigaciji, do hidrologije, gdje mogu odrediti lokaciju podzemne vode otkrivajući njezinu gravitacijsku silu. Ali proces hlađenja atoma u dovoljnoj mjeri za obavljanje bilo kojeg od ovih zadataka često je složen i težak.

Ključ za hlađenje i kontrolu atoma jepogađajući ih precizno podešenim laserskim svjetlom. Vrući atomi kreću se brzinama od stotina kilometara na sat, dok su ekstremno hladni atomi gotovo nepomični. Fizičari se brinu da svaki put kad topli atom pogodi laserska zraka, svjetlost ga pogodi na takav način da atom izgubi dio energije, uspori i postane hladniji. Znanstvenici obično rade na laboratorijskom stolu veličine 1,5 m po  2,5 m, na kojem je ugrađen "labirint" ogledala i leća - optičke komponente koje kontroliraju svjetlo. Kako bi kontrolirali gdje su svi ultrahladni atomi u ovoj komori, fizičari koriste magnete: njihova polja djeluju poput "ograda".

U usporedbi s akceleratorima čestica duljinenekoliko kilometara ili velikih teleskopa, ti su eksperimentalni objekti mali. Međutim, oni su preveliki i krhki da bi se mogli komercijalizirati i primijeniti izvan akademskih laboratorija. Fizičari često provode mjesece usklađujući svaki mali element u svojim optičkim labirintima. Čak i najmanje podrhtavanje ogledala i leća - što se može dogoditi na terenu - rezultirat će značajnim kašnjenjima. Stoga su se istraživači iz Nottinghama okrenuli 3D ispisu.

Instalacija fizičara zauzima manje od 0,15 volumenakubni metar, što je malo veće od hrpe od 10 velikih kutija za pizzu. “Ovo je vrlo, vrlo malo. Smanjili smo veličinu za oko 70% u usporedbi s konvencionalnim postavkama,” kaže Somaya Madkhali, doktorandica iz Nottinghama i prva autorica studije. Kako bi ga izgradili, ona i njezini kolege sastavili su svoju postavu od blokova koje su ispisali 3D. Umjesto izrade vakuumske komore od jakih, ali teških metala, tim ju je ispisao od lakše aluminijske legure. A leće i zrcala umetnuli su u držač koji su također isprintali od polimera.

Uspješno primljeno postavljanje minijatureradio. Tim je u svoju vakuumsku komoru ubacio 200 milijuna atoma rubidija i poslao lasersko svjetlo kroz sve komponente optike, uzrokujući sudar svjetla s atomima. Atomi su formirali uzorak s temperaturama do -267 ° C - baš kao što su to učinili znanstvenici s tradicionalnijim instrumentima u posljednjih 30 godina.

Velika prednost korištenja 3D ispisajest da će znanstvenici moći pojedinačno osmisliti svaku komponentu. Stoga je novo istraživanje korak naprijed u učinivanju ovog osnovnog alata za fiziku pristupačnijim i komercijalno dostupnijim. Fizičari nagađaju da će se takvi instrumenti koristiti izvan akademske zajednice, na primjer u tvrtkama koje proizvode kvantne senzore koji osjećaju magnetska ili gravitacijska polja.

Čitati Unaprijediti:

Pojavio se novi metal u kojem se elektroni kreću poput tekućine

Posebna težina za varanje kupaca: neobičan artefakt otkriven je u Izraelu

Novi iOS 15: datum izlaska, iPhone dizajn i značajke. Ispričamo sve što se zna