Fiziķi ir izdrukājuši ierīci īpaši aukstu atomu radīšanai: tagad kvantu eksperimenti kļūs pieejamāki

Zinātnieku attīstība paver piekļuvi ātrākam un ērtākam veidam, kā radīt mazus, vairāk

stabilas, pielāgojamas instalācijaskvantu eksperimenti.  Mūsdienās fiziķi izmanto lāzera gaismu un magnētus, lai sintezētu īpaši aukstus atomus. Un iegūtie atomi tiek izmantoti, piemēram, lai identificētu pat vājākos magnētiskos laukus vai izveidotu pulksteņus ar sekundes kvadriljonās daļas precizitāti.  Tāpēc fiziķi jau sen ir centušies izmantot ultraauksto atomu ierīces dažādos apstākļos, sākot no kosmosa izpētes, kur tās var palīdzēt navigācijā, līdz hidroloģijai, kur viņi var precīzi noteikt gruntsūdeņu atrašanās vietu, nosakot tā gravitācijas spēku. Bet atomu dzesēšanas process, lai veiktu kādu no šiem uzdevumiem, bieži ir sarežģīts un grūts.

Atslēga dzesēšanai un atomu kontrolei irtrāpot tos ar precīzi noregulētu lāzera gaismu. Karstie atomi pārvietojas ar ātrumu simtiem kilometru stundā, savukārt ārkārtīgi aukstie atomi ir gandrīz nekustīgi. Fiziķi pārliecinās, ka katru reizi, kad siltu atomu trāpa lāzera stars, gaisma tam ietriecas tā, ka atoms zaudē daļu enerģijas, palēninās un kļūst vēsāks. Parasti zinātnieki strādā pie laboratorijas galda, kura izmērs ir 1,5 m uz  2,5 m, uz kura ir uzstādīts spoguļu un lēcu “labirints” - optiskie komponenti, kas kontrolē gaismu. Lai kontrolētu, kur šajā kamerā atrodas visi īpaši aukstie atomi, fiziķi izmanto magnētus: to lauki darbojas kā "žogi".

Salīdzinājumā ar daļiņu paātrinātājiem ar garumudaži kilometri vai lieli teleskopi, šīs eksperimentālās iekārtas ir mazas. Tomēr tie ir pārāk lieli un trausli, lai tos komercializētu un piemērotu ārpus akadēmiskajām laboratorijām. Fiziķi bieži pavada mēnešus, izlīdzinot katru mazo elementu optiskajos labirintos. Pat vismazākā spoguļu un lēcu kratīšana, kas var notikt laukā, radīs ievērojamu kavēšanos. Tātad Notingemas pētnieki pievērsās 3D drukāšanai.

Fiziķu instalācija aizņem mazāk par 0,15 tilpumukubikmetru, kas ir nedaudz lielāks par 10 lielu picu kastu kaudzi. "Tas ir ļoti, ļoti mazs. Mēs esam samazinājuši izmēru par aptuveni 70%, salīdzinot ar parasto iestatījumu,” saka Somija Madkhali, Notingemas doktorantūras studente un pirmā pētījuma autore. Lai to izveidotu, viņa un viņas kolēģi salika uzstādījumu no blokiem, kurus viņi izdrukāja 3D formātā. Tā vietā, lai vakuuma kameru izveidotu no spēcīgiem, bet smagajiem metāliem, komanda to izdrukāja no vieglāka alumīnija sakausējuma. Un viņi ievietoja lēcas un spoguļus turētājā, ko viņi arī izdrukā no polimēra.

Miniatūru iestatīšana ir sekmīgi saņemtastrādāja. Komanda savā vakuuma kamerā ielādēja 200 miljonus rubīdija atomu un nosūtīja lāzera gaismu caur visām optikas sastāvdaļām, izraisot gaismas sadursmi ar atomiem. Atomi veidoja paraugu ar temperatūru līdz -267 ° C - tāpat kā zinātnieki pēdējo 30 gadu laikā ir darījuši ar tradicionālākiem instrumentiem.

Liela priekšrocība, izmantojot 3D drukāšanuir tas, ka zinātnieki varēs individuāli izstrādāt katru komponentu. Tāpēc jaunais pētījums ir solis uz priekšu, lai padarītu šo fizikas pamatpētniecības rīku pieejamāku un komerciāli pieejamu. Fiziķi spekulē, ka šādus instrumentus izmantos ārpus akadēmiskās vides, piemēram, uzņēmumi, kas ražo kvantu sensorus, kas uztver magnētiskos vai gravitācijas laukus.

Lasīt Tālāk:

Ir parādījies jauns metāls, kurā elektroni pārvietojas kā šķidrums

Īpašs svars pircēju maldināšanai: Izraēlā tika atklāts neparasts artefakts

Jauns iOS 15: izlaišanas datums, iPhone dizains un funkcijas. Mēs izstāstām visu, kas ir zināms