นักฟิสิกส์ได้พิมพ์อุปกรณ์สำหรับสร้างอะตอมที่เย็นจัด: ตอนนี้การทดลองควอนตัมจะสามารถเข้าถึงได้มากขึ้น

Разработка ученых открывает доступ к более быстрому и удобному способу создания небольших, более

стабильных, настраиваемых установок для квантовых экспериментов.  Сегодня для синтеза ультрахолодных атомов физики применяют лазерный свет и магниты. А полученные атомы используют, например, для идентификации даже самых слабых магнитных полей или создания часов с точностью до квадриллионной секунды.  Поэтому физики давно стремились использовать устройства с ультрахолодными атомами в самых разных условиях: от исследования космоса, где они могут помочь в навигации, до гидрологии, где они могут точно определять местонахождение подземных вод, обнаруживая их гравитационное притяжение. Но сам процесс охлаждения атомов, достаточного для выполнения любой из этих задач, часто бывает сложным и трудным.

Ключ к охлаждению и контролю над атомами — это попадание на них точно настроенного лазерного света. Горячие атомы двигаются со скоростью в сотни километров в час, в то время как чрезвычайно холодные атомы почти неподвижны. Физики следят за тем, чтобы каждый раз, когда на теплый атом попадал лазерный луч, свет падал на него таким образом, чтобы атом терял некоторую энергию, замедлялся и становился холоднее. Обычно ученые работают на лабораторном столе размером 1,5 м на  2,5 м, на котором установлен «лабиринт» из зеркал и линз — оптических компонентов, которые управляют светом. Чтобы контролировать, где в этой камере находятся все ультрахолодные атомы, физики используют магниты: их поля действуют как «заборы».

เมื่อเทียบกับเครื่องเร่งอนุภาคที่มีความยาวไม่กี่กิโลเมตรหรือกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ สิ่งอำนวยความสะดวกในการทดลองเหล่านี้มีขนาดเล็ก อย่างไรก็ตาม พวกมันมีขนาดใหญ่เกินไปและเปราะบางเกินกว่าจะนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์และนำไปใช้นอกห้องปฏิบัติการทางวิชาการได้ นักฟิสิกส์มักใช้เวลาหลายเดือนในการจัดองค์ประกอบเล็กๆ น้อยๆ ในเขาวงกตเชิงแสง แม้แต่การสั่นของกระจกและเลนส์ที่น้อยที่สุด ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ในภาคสนาม จะส่งผลให้เกิดความล่าช้าอย่างมาก ดังนั้นนักวิจัยของน็อตติงแฮมจึงหันมาใช้การพิมพ์ 3 มิติ

Установка физиков занимает объем меньше 0,15 кубического метра, что немного больше, чем стопка из 10 больших коробок для пиццы. «Это очень, очень мало. Мы уменьшили размер примерно на 70% по сравнению с обычной установкой», — говорит Сомая Мадхали, аспирантка Ноттингема и первый автор исследования. Чтобы построить его, она и ее коллеги собрали свою установку из блоков, которые они напечатали на 3D-принтере. Вместо того, чтобы обрабатывать вакуумную камеру из прочных, но тяжелых металлов, команда напечатала ее из более легкого алюминиевого сплава. А линзы и зеркала они вставили в держатель, который также они напечатали из полимера.

ได้รับการตั้งค่าย่อส่วนเรียบร้อยแล้วทำงาน ทีมงานโหลดอะตอมรูบิเดียม 200 ล้านอะตอมเข้าไปในห้องสุญญากาศ และส่งแสงเลเซอร์ผ่านส่วนประกอบทั้งหมดของออปติก ทำให้แสงชนกับอะตอม อะตอมสร้างตัวอย่างที่มีอุณหภูมิต่ำถึง -267 ° C เช่นเดียวกับที่นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เครื่องมือแบบเดิม ๆ ในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา

ข้อได้เปรียบที่ยิ่งใหญ่ของการใช้การพิมพ์ 3 มิติคือนักวิทยาศาสตร์จะสามารถออกแบบแต่ละองค์ประกอบได้เป็นรายบุคคล ดังนั้น งานวิจัยชิ้นใหม่นี้จึงเป็นอีกก้าวหนึ่งในการทำให้เครื่องมือวิจัยฟิสิกส์พื้นฐานนี้เข้าถึงได้ง่ายขึ้นและมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ นักฟิสิกส์คาดการณ์ว่าเครื่องมือดังกล่าวจะถูกนำมาใช้นอกสถาบันการศึกษา เช่น โดยบริษัทที่ผลิตเซ็นเซอร์ควอนตัมที่ตรวจจับสนามแม่เหล็กหรือสนามโน้มถ่วง

อ่าน ไกลออกไป:

โลหะชนิดใหม่ได้ปรากฏขึ้นโดยที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่เหมือนของเหลว

น้ำหนักพิเศษสำหรับการหลอกลวงผู้ซื้อ: พบสิ่งประดิษฐ์ที่ผิดปกติในอิสราเอล

ใหม่ iOS 15: วันที่วางจำหน่ายการออกแบบและคุณสมบัติของ iPhone เราบอกทุกอย่างที่รู้