A fizikusok kinyomtattak egy készüléket ultrahideg atomok létrehozására: most a kvantumkísérletek hozzáférhetőbbek lesznek

A tudósok fejlesztése lehetővé teszi a hozzáférést egy gyorsabb és kényelmesebb módszerhez a kicsi, több létrehozásához

stabil, testreszabható telepítésekkvantumkísérletek.  Ma a fizikusok lézerfényt és mágneseket használnak az ultrahideg atomok szintetizálására. Az így létrejövő atomokat pedig például a leggyengébb mágneses mezők azonosítására használják, vagy akár a másodperc kvadrilliod része pontosságú órákat is létrehoznak.  A fizikusok tehát régóta törekedtek arra, hogy az ultrahideg atomos eszközöket különféle körülmények között használhassák, az űrkutatástól, ahol segíthetik a navigációt, a hidrológiáig, ahol a gravitációs vonzás észlelésével pontosan meghatározhatják a talajvíz helyét. De az atomok elégséges lehűtésének folyamata e feladatok bármelyikének elvégzéséhez gyakran bonyolult és nehéz.

Az atomok hűtésének és szabályozásának kulcsa azpontosan beállított lézerfénnyel ütve el őket. A forró atomok több száz kilométeres óránkénti sebességgel mozognak, míg a rendkívül hideg atomok szinte mozdulatlanok. A fizikusok ügyelnek arra, hogy minden alkalommal, amikor egy meleg atomot lézersugár ér, a fény oly módon érje el, hogy az atom energiát veszít, lelassul és lehűl. A tudósok általában egy laboratóriumi asztalon dolgoznak, melynek mérete 1,5 m per  2,5 m, amelyre a tükrök és lencsék „labirintusa” van felszerelve - a fényt vezérlő optikai alkatrészek. A fizikusok mágneseket használnak, hogy ellenőrizzék, hol található az ultrahideg atom ebben a kamrában: mezőik „kerítésként” működnek.

Hosszú részecskegyorsítókkal összehasonlítvanéhány kilométer vagy nagy távcsövek, ezek a kísérleti létesítmények kicsik. Azonban túl nagyok és törékenyek ahhoz, hogy kereskedelmi forgalomba hozzák és tudományos laboratóriumokon kívül alkalmazzák. A fizikusok gyakran hónapokat töltenek optikai labirintusaik minden apró elemének összehangolásával. A tükrök és lencsék legkisebb rázása is - ami a terepen előfordulhat - jelentős késéseket eredményez. Így a Nottingham kutatói a 3D nyomtatás felé fordultak.

A fizikusok telepítése kevesebb, mint 0,15 kötetet foglal elköbméter, ami valamivel nagyobb, mint egy halom 10 nagy pizzadoboz. „Ez nagyon-nagyon kicsi. Körülbelül 70%-kal csökkentettük a méretet a hagyományos elrendezéshez képest” – mondja Somaya Madkhali, a nottinghami PhD hallgató és a tanulmány első szerzője. Az elkészítéséhez kollégáival 3D-ben nyomtatott blokkokból állították össze a berendezést. Ahelyett, hogy erős, de nehézfémekből készítették volna a vákuumkamrát, a csapat könnyebb alumíniumötvözetből nyomtatta. A lencséket és a tükröket pedig egy tartóba helyezték, amit szintén polimerből nyomtattak.

A miniatűr beállítás sikeresdolgozott. A csapat 200 millió rubídiumatomot töltött a vákuumkamrájukba, és lézerfényt küldött az optika összes alkatrészén keresztül, ami miatt a fény ütközött az atomokkal. Az atomok olyan mintát képeztek, amelynek hőmérséklete akár -267 ° C volt - akárcsak a tudósok a hagyományosabb műszerekkel az elmúlt 30 évben.

A 3D nyomtatás nagy előnyehogy a tudósok képesek lesznek egyedileg megtervezni az egyes alkatrészeket. Ezért az új kutatás előrelépés ennek az alapvető fizikai kutatási eszköznek a hozzáférhetőbbé és a kereskedelemben elérhetővé tételéhez. A fizikusok azt feltételezik, hogy az ilyen műszereket az egyetemen kívül fogják használni, például olyan cégek, amelyek kvantumérzékelőket gyártanak, amelyek érzékelik a mágneses vagy gravitációs mezőket.

Olvasni További:

Megjelent egy új fém, amelyben az elektronok folyadékként mozognak

Különös súly a vásárlók megtévesztésére: szokatlan műtárgyat fedeztek fel Izraelben

Új iOS 15: a megjelenés dátuma, az iPhone kialakítása és funkciói. Mindent elmondunk, ami ismert