Физики впервые увидели слияние отдельных атомов
Опубликованно 19.04.2020 11:09
Множество оборудования, включая лазеры, зеркала, вакуумную камеру и микроскопы, собранные в физическом факультете Отаго, а также много времени, энергии и опыта, позволили исследовать квантовый процесс, который до сих пор был понят только через статистическое усреднение из экспериментов с участием большого числа атомов.
Эксперимент улучшает современные знания, предлагая ранее невидимый взгляд на микроскопический мир, удивляя исследователей результатами.
"Наш метод включает в себя индивидуальное улавливание и охлаждение трех атомов до температуры около одной миллионной Кельвина с использованием высокофокусированных лазерных лучей в гипервакуумированной (вакуумной) камере размером с тостер. Мы медленно комбинируем ловушки, содержащие атомы, чтобы создать контролируемые взаимодействия, которые мы измеряем", - говорит доцент Миккель Ф. Андерсен из физического факультета Отаго.
Когда три атома сближаются, два образуют молекулу, и все получают удар от энергии, выделяющейся в процессе. Камера микроскопа позволяет увеличивать и просматривать процесс.
"Два атома не могут образовать молекулу, для химии требуется не менее трех. Наша работа - это первый раз, когда этот базовый процесс изучался изолированно, и оказалось, что он дал несколько удивительных результатов, которые не ожидались от предыдущих измерений в больших облаках атомов", - говорит доктор наук Марвин Вейланд, возглавлявший эксперимент.
Например, исследователи смогли увидеть точный результат отдельных процессов и наблюдали новый процесс, когда два атома покидают эксперимент вместе. До сих пор этот уровень детализации невозможно было наблюдать в экспериментах со многими атомами.
"Работая на этом молекулярном уровне, мы теперь знаем больше о том, как атомы сталкиваются и реагируют друг с другом. С развитием этот метод может обеспечить способ создания и контроля отдельных молекул определенных химических веществ", - добавляет Вейланд.
Доцент Андерсен признает, что метод и уровень детализации могут быть трудны для понимания теми, кто находится за пределами мира квантовой физики, однако он считает, что приложения этой науки будут полезны при разработке будущих квантовых технологий, которые могут повлиять на общество так же сильно, как и предыдущие квантовые. технологии, которые позволили современные компьютеры и Интернет.
"Исследования в области построения все меньшего и меньшего масштаба способствовали значительному развитию технологий за последние десятилетия. Например, это единственная причина, по которой современные мобильные телефоны обладают большей вычислительной мощностью, чем суперкомпьютеры 1980-х годов. Наше исследование пытается проложить путь к возможности строить в очень малом масштабе, а именно в атомном масштабе, и я очень рад видеть, как наши открытия повлияют на технологический прогресс в будущем", - говорит доцент Андерсен.
Результаты эксперимента показали, что для образования молекулы потребовалось гораздо больше времени, чем ожидалось, по сравнению с другими экспериментами и теоретическими расчетами, которые в настоящее время недостаточны для объяснения этого явления. Хотя исследователи предлагают механизмы, которые могут объяснить несоответствие, они подчеркивают необходимость дальнейших теоретических разработок в этой области экспериментальной квантовой механики.
Напомним, ранее сообщалось, что квантовую запутанность объяснили чашкой кофе.
Хотите знать важные и актуальные новости раньше всех? Подписывайтесь на Bigmir)net в Facebook и Telegram.
Категория: Наука