คุณสมบัติของแสงที่สร้างขึ้นใหม่ในนิวตรอนบิดเพื่อสร้างวัสดุควอนตัม

นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยวอเตอร์ลูได้สร้างอุปกรณ์ที่สร้างคลื่นเกลียวนิวตรอน ก่อนหน้านี้

เชื่อกันว่าพฤติกรรมดังกล่าวในนิวตรอนเป็นไปไม่ได้ ผลลัพธ์ของงานนี้จะช่วยในการพัฒนาวัสดุควอนตัมยุคถัดไปสำหรับการประมวลผลควอนตัมและการวิจัยพื้นฐาน

ในการทดลอง นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างโครงสร้างคล้ายส้อมด้วยกล้องจุลทรรศน์ของตะแกรงซิลิกอน อุปกรณ์เหล่านี้มีขนาดเล็กมากจนในสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีความยาวด้านละ 0.5 ซม. มีโครงตาข่ายระยะเคลื่อนตัวของส้อมแต่ละตัวมากกว่าหกล้านตัว

ภาพภายใต้กล้องจุลทรรศน์และวิธีการทำงานของเครื่องกำเนิดคลื่นประสาทแบบเกลียว ภาพ: Dusan Sarenac et al. ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์

เมื่อลำแสงของนิวตรอนเดี่ยวเคลื่อนผ่านอุปกรณ์นี้ นิวตรอนแต่ละตัวเริ่มบิดเป็นเกลียว นักวิจัยจับภาพนิวตรอนได้โดยใช้กล้องพิเศษที่ระยะ 19 เมตรจากแหล่งกำเนิดรังสี ผลการสังเกตพบว่าแต่ละนิวตรอนขยายตัวถึง
ลายโดนัท หน้ากว้าง 10 ซม.

โครงสร้างวงแหวนของการแพร่กระจายนิวตรอนนักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่าพวกมันถูกวางไว้ในสถานะเกลียวพิเศษและอุปกรณ์ขัดแตะของกลุ่มสร้างลำแสงนิวตรอนด้วยโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรเชิงปริมาณ

โครงสร้างรูปวงแหวนที่ได้รับสำหรับระบบที่มีประจุทอพอโลยีต่างกัน (q) ภาพ: Dusan Sarenac และคณะ ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์

แม้ว่าจะเข้าใจวิธีการทดลองและการวิเคราะห์โมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรของโฟตอนและอิเล็กตรอนเป็นอย่างดี แต่การออกแบบอุปกรณ์ที่ใช้นิวตรอนยังไม่ได้แสดงให้เห็น

นิวตรอนเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการพิจารณาลักษณะของวัสดุควอนตัมใหม่ เนื่องจากมีคุณสมบัติพิเศษหลายประการ พวกมันมีความยาวคลื่นขนาดนาโนเมตร ความเป็นกลางทางไฟฟ้า และมวลที่ค่อนข้างใหญ่ คุณสมบัติเหล่านี้หมายความว่านิวตรอนสามารถผ่านวัสดุต่างๆ ได้ ซึ่งแตกต่างจากรังสีเอกซ์และแสง

Dusan Sarenak ผู้ร่วมเขียนงานวิจัยที่ Institute for Quantum Computing แห่งมหาวิทยาลัย Waterloo

อ่านเพิ่มเติม:

สร้างระบบนำทางที่แม่นยำกว่า GPS

เครื่องรางโบราณเขียนประวัติศาสตร์ของภาษาที่ลึกลับที่สุดของยุโรป

ดาวเทียมจิ๋วส่งภาพสุดท้ายก่อนตกสู่ชั้นบรรยากาศโลก