Fizicienii ghidează un singur ion printr-un condensat Bose-Einstein

Traiectoria unui ion încărcat pozitiv (galben) prin BEC (verde) poate fi vizualizată încă artistic. Microscopul cu ioni, care este deja dezvoltat la institut, promite să facă această cale vizibilă direct în viitor cu o rezoluție mai mică de 200 nanometri. Credit: Celina Brandes

Procesele de transport sunt omniprezente în natură, dar totuși ridică multe întrebări. Echipa de cercetători din jurul lui Florian Meinert de la Institutul 5 de Fizică de la Universitatea din Stuttgart a dezvoltat acum o nouă metodă care le permite să observe o singură particulă încărcată în calea lor printr-un nor dens de atomi ultra-reci. Rezultatele au fost publicate în prestigioasa revistă Scrisori de recenzie fizică și sunt supuse Punct de vedere al revistei științifice însoțitoare Fizică.

Echipa Meinert folosește așa-numitul condensat Bose Einstein (BEC) pentru experimentele lor. Această stare exotică a materiei constă dintr-un nor dens de atomi ultra-reci. Folosind excitația laser sofisticată, cercetătorii creează un singur Rydberg atom în interiorul gazului.

În acest atom uriaș, electronul este de o mie de ori mai departe de nucleu decât în ​​starea fundamentală și, prin urmare, este legat doar foarte slab de nucleu. Cu o succesiune de impulsuri de câmp electric special concepute, cercetătorii smulg electronul din atom. Atomul neutru anterior devine un ion încărcat pozitiv care rămâne aproape în repaus în ciuda procesului de separare a electronilor.

Într-un pas următor, cercetătorii folosesc câmpuri electrice precise pentru a întinde ionul într-un mod controlat prin norul dens al atomilor BEC. Ionul mărește viteza câmpului electric, se ciocnește în calea sa cu alți atomi, scade viteza și este din nou accelerat de câmpul electric. Interacțiunea dintre accelerație și decelerare prin coliziuni duce la o mișcare constantă a ionului prin BEC.

„Această nouă abordare ne permite să măsurăm mobilitatea unui singur ion într-un condensat Bose Einstein pentru prima dată”, a declarat Thomas Dieterle, doctorand în experiment. Următorul obiectiv al cercetătorilor este de a observa coliziuni între un singur ion și atomi la temperaturi chiar mai scăzute, unde mecanica cuantică în loc de mecanica clasică dictează procese.

„În viitor, noul nostru model de sistem, transportul cu un singur ion, va permite o mai bună înțelegere a proceselor de transport mai complexe care sunt relevante în sistemele cu mai multe corpuri, de exemplu, în anumite solide sau supraconductori”, a spus Meinert. Aceste măsurători sunt, de asemenea, un pas important în investigarea particulelor cvasi-exotice, numite polaroni, care pot apărea prin interacțiunea dintre atomi și ioni.

Laboratorul vecin al institutului lucrează deja la un microscop cu ioni care va permite observarea coliziunilor directe între atomi și ioni. Deși un microscop electronic folosește particule încărcate negativ pentru a crea o imagine, așa se întâmplă într-un microscop ionic cu ioni încărcați pozitiv. Lentilele electrostatice deviază ioni similari cu razele de lumină într-un microscop optic clasic.

Referință: „Transportul unui singur ion rece scufundat într-un condensat Bose-Einstein” de T. Dieterle, M. Berngruber, C. Hölzl, R. Löw, K. Jachymski, T. Pfau și F. Meinert, 19 ianuarie 2021 , Scrisori de recenzie fizică.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.033401

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Oamenii de știință dezvăluie cheia creșterii musculare adecvate

Analiza imunofluorescenței unui grup de celule stem proliferante asociate cu fibre musculare (gri). Celulele stem produc Dll1 (roșu) și MyoD (verde). Două...

ExoMars Orbiter surprinde fermitatea la locul de aterizare al craterului Mars Jezero

ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter a observat vehiculul NASA Perseverance Mars 2020, împreună cu o parașută și o carapace spate, un scut termic și o...

Reglarea cuantică în grafen avansează era comunicațiilor fără fir Terahertz de mare viteză

Tunelare cuantică. Credit: Daria Sokol / Biroul de presă MIPT Oamenii de știință de la MIPT, Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova și Universitatea...

Un model agresiv bazat pe piață pentru dezvoltarea energiei de cuplare

Conceptul ARC Fusion Pilot Plant a fost dezvoltat la MIT ca o demonstrație a potențialului magneților supraconductori de temperatură înaltă de a reduce costurile...

Sug este mai important în cercetare decât potrivirea corectă a măștilor de față COVID

O echipă de cercetători care studiază eficacitatea diferitelor tipuri de măști de față a constatat că este cea mai bună protecție împotriva acesteia COVID-19,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.