Wiązka zimnych atomów bez chłodzenia laserowego. Bezpłatne wiadomości z biblioteki technicznej

NOWOŚCI NAUKI I TECHNOLOGII, NOWOŚĆ W ELEKTRONIKI
Bezpłatna biblioteka techniczna / Kanał wiadomości

Wiązka zimnych atomów bez chłodzenia laserowego

26.01.2023

Fizykom amerykańskim udało się uzyskać atomy litu o temperaturze 10 milikelwinów, schładzając je w strumieniu gazowego helu i zamykając w pułapce magnetycznej. Pod względem wydajności ich metoda okazała się nie gorsza od chłodzenia laserowego, ale może być stosowana z dużą liczbą rodzajów atomów i poszerzać obszar zastosowania zimnych wiązek atomowych.

Fizykom doświadczalnym znacznie łatwiej jest pracować z atomami, jonami i cząsteczkami w stanie schłodzonym. Schłodzenie do temperatury poniżej jednego kelwina minimalizuje energię kinetyczną cząstek, czyniąc je łatwiejszymi do kontrolowania. Można je więc zaostrzyć w pułapki, wykorzystywane do bardzo precyzyjnych eksperymentów pomiarowych, takich jak interferometria atomowa, a także do badania zjawisk kwantowych i egzotycznych form materii.

W swoim nowym eksperymencie fizycy z University of Texas w Austin zaproponowali nowy sposób wytwarzania ciągłych wiązek schłodzonych atomów.

Najczęściej stosowaną metodą chłodzenia atomów jest chłodzenie laserowe, które polega na absorpcji światła przez atomy. Odpowiednio dobrana częstotliwość poniżej przejścia rezonansowego w atomie spowoduje, że cząstka będzie marnować swoją energię kinetyczną, zwalniać, aw końcu ochładzać. Jednak pomimo sukcesu metody, nie jest ona odpowiednia dla wszystkich atomów, a także nakłada ograniczenia na niektóre eksperymenty z cząstkami.

Innym sposobem na uzyskanie zimnych wiązek atomów i cząsteczek jest użycie gazu buforowego. Metoda chłodzenia gazem buforowym polega na rozpraszaniu energii cząstek będących przedmiotem zainteresowania poprzez zderzenia sprężyste z zimnymi atomami gazu obojętnego, takiego jak hel lub neon. Ponieważ ten mechanizm chłodzenia nie zależy od wewnętrznej struktury cząstek (w przeciwieństwie do chłodzenia laserowego), chłodzenie gazem buforowym ma zastosowanie do prawie każdego atomu lub małej cząsteczki.

Temperatura wiązki powstałych atomów mieści się zwykle w zakresie od jednego do kilku kelwinów. Niższe temperatury można osiągnąć za pomocą naddźwiękowych strumieni gazów obojętnych, za pomocą których cząstki są chłodzone przez adiabatyczne rozprężanie gazu nośnego.

W swojej pracy naukowcy postanowili połączyć zalety obu metod i stworzyli wiązkę 7 atomów litu, która schłodziła się do 10 milikelwinów w komorze z rozprężaniem chłodzonym helem, uwalniając naddźwiękowy strumień.

W eksperymencie naukowców gazowy hel-4 jest podawany z prędkością ponaddźwiękową do małej cylindrycznej celi, gdzie jest schładzany do temperatury 4,4 kelwina. Do strumienia helu kierowana jest wiązka litu, którego część atomów jest wychwytywana przez strumień helu i ochładzana w wyniku zderzeń z nim. Rozprężony strumień gazu jest kierowany do następnej komory próżniowej, a atomy litu są wychwytywane przez magnetyczną soczewkę heksapolową, która skupia je, wpływając na moment magnetyczny. Atomy helu nie są skupione przez magnes i dlatego poruszają się po trajektoriach balistycznych, dopóki nie uderzą w powierzchnię.

Dzięki temu naukowcy mogą uzyskać maksymalny przepływ atomów litu w najniższej możliwej temperaturze. Eksperymentatorzy zauważają, że ulepszona konstrukcja komory mogłaby zwiększyć strumień dziesięciokrotnie, a samo podejście można by dostosować do innych atomów i cząsteczek, które naukowcy planują przetestować w przyszłych pracach.

<< Powrót: Szybka podróż na Marsa 26.01.2023

>> Naprzód: Bateria zasilana fotosyntezą 25.01.2023

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Zagrożenie śmieciami kosmicznymi dla ziemskiego pola magnetycznego 01.05.2024

Coraz częściej słyszymy o wzroście ilości śmieci kosmicznych otaczających naszą planetę. Jednak do tego problemu przyczyniają się nie tylko aktywne satelity i statki kosmiczne, ale także pozostałości po starych misjach. Rosnąca liczba satelitów wystrzeliwanych przez firmy takie jak SpaceX stwarza nie tylko szanse dla rozwoju Internetu, ale także poważne zagrożenia dla bezpieczeństwa kosmicznego. Eksperci zwracają obecnie uwagę na potencjalne konsekwencje dla ziemskiego pola magnetycznego. Dr Jonathan McDowell z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics podkreśla, że firmy szybko wdrażają konstelacje satelitów, a liczba satelitów może wzrosnąć do 100 000 w następnej dekadzie. Szybki rozwój tych kosmicznych armad satelitów może prowadzić do skażenia środowiska plazmowego Ziemi niebezpiecznymi śmieciami i zagrożenia dla stabilności magnetosfery. Metalowe odłamki ze zużytych rakiet mogą zakłócać jonosferę i magnetosferę. Oba te systemy odgrywają kluczową rolę w ochronie i utrzymaniu atmosfery ... >>

Zestalanie substancji sypkich 30.04.2024

W świecie nauki istnieje wiele tajemnic, a jedną z nich jest dziwne zachowanie materiałów sypkich. Mogą zachowywać się jak ciało stałe, ale nagle zamieniają się w płynącą ciecz. Zjawisko to przyciągnęło uwagę wielu badaczy i być może w końcu jesteśmy coraz bliżej rozwiązania tej zagadki. Wyobraź sobie piasek w klepsydrze. Zwykle przepływa swobodnie, ale w niektórych przypadkach jego cząsteczki zaczynają się zatykać, zamieniając się z cieczy w ciało stałe. To przejście ma ważne implikacje dla wielu dziedzin, od produkcji leków po budownictwo. Naukowcy z USA podjęli próbę opisania tego zjawiska i zbliżenia się do jego zrozumienia. W badaniu naukowcy przeprowadzili symulacje w laboratorium, wykorzystując dane z worków z kulkami polistyrenowymi. Odkryli, że wibracje w tych zbiorach mają określone częstotliwości, co oznacza, że tylko określone rodzaje wibracji mogą przemieszczać się przez materiał. Otrzymane ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Bardzo mała antena do telefonu komórkowego 17.02.2003

Firma MATSUSHITA Corporation ogłosiła wprowadzenie na rynek ultramałej anteny do telefonów komórkowych EWPAD dla pasm częstotliwości GSM, takich jak 900 MHz, 1800 MHz itp.

Antena jest o 50% mniejsza od istniejących modeli i waży zaledwie 1,7 grama.

Zobacz całość Archiwum wiadomości z nauki i techniki, nowa elektronika

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn