Propriedades da luz recriadas em nêutrons torcidos para criar materiais quânticos

Físicos da Universidade de Waterloo criaram um dispositivo que gera ondas espirais de nêutrons. Anteriormente

acreditava-se que tal comportamento em nêutrons era impossível. Os resultados do trabalho ajudarão no desenvolvimento de materiais quânticos de próxima geração para computação quântica e pesquisa fundamental.

Em seus experimentos, os cientistas construíramestruturas microscópicas semelhantes a garfos de redes de silício. Esses dispositivos são tão pequenos que em um quadrado com um comprimento de lado de 0,5 cm existem mais de seis milhões de redes de fase de deslocamento de forquilha individuais.

Imagem sob um microscópio e como funciona um gerador de ondas neurais em espiral. Imagem: Dusan Sarenac et al., Science Advances

Quando um feixe de nêutrons simples passa atravésNeste dispositivo, os nêutrons individuais começam a se torcer na forma de um saca-rolhas. Os pesquisadores capturaram imagens de nêutrons obtidas com uma câmera especial a uma distância de 19 m da fonte de radiação. Os resultados das observações mostraram que cada nêutron se expandiu para
assinatura tipo donut, 10 cm de largura.

Estrutura em anel de propagação de nêutronsindica que eles foram colocados em um estado helicoidal especial e que os dispositivos de rede do grupo geraram feixes de nêutrons com momento angular orbital quantizado, observam os cientistas.

Estruturas em forma de anel obtidas para sistemas com diferentes cargas topológicas (q). Imagem: Dusan Sarenac et al., Science Advances

Embora os métodos para obter e analisar experimentalmente o momento angular orbital de fótons e elétrons sejam bem compreendidos, o projeto de um dispositivo usando nêutrons ainda não foi demonstrado.

Os nêutrons são uma ferramenta poderosa para determinarcaracterísticas dos novos materiais quânticos, uma vez que possuem uma série de características únicas. Eles têm comprimentos de onda de tamanho nanométrico, neutralidade elétrica e massas relativamente grandes. Essas características significam que os nêutrons podem passar através dos materiais, ao contrário dos raios-X e da luz.

Dusan Sarenak, co-autor do estudo do Instituto de Computação Quântica da Universidade de Waterloo

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