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

Modelul demonstrează similitudini în modul în care studiază oamenii și insectele

Modelul de calcul demonstrează similaritatea în cunoașterea împrejurimilor oamenilor și insectelor. Potrivit unui nou studiu de la Universitatea din Sussex, care arată cum oamenii pot...

Cum am creat „furtuna perfectă” pentru evoluția și transmiterea bolilor infecțioase, cum ar fi COVID-19

Potrivit unui cercetător de la Universitatea din Anglia de Est, în majoritatea modurilor noastre, „furtuna perfectă” a fost creată pentru evoluția și transmiterea bolilor...

„Adezivul molecular” crește eficiența și face ca celulele solare perovskite să devină mult mai fiabile în timp

Cercetătorii au folosit „adeziv molecular” auto-asamblat monostrat pentru a consolida interfețele din celulele solare perovskite pentru a le face mai eficiente, stabile și fiabile....

Pastele plate sunt atât de avansate încât se formează în morfuri atunci când sunt fierte

Laboratorul CMU gestionează producția de paste, care își schimbă forma pe măsură ce gătește. Credit: Universitatea Carnegie Mellon Pastele plate ambalate creează ambalare, transport...

Oamenii de știință ai undelor gravitaționale Excelentă nouă metodă de rafinare a constantei Hubble – expansiunea și vârsta universului

O ilustrare a artistului unei perechi unificate de stele neutronice. Credit: Carl Knox, Universitatea OzGrav-Swinburne O echipă de oameni de știință internaționali, condusă de...

Newsletter

Subscribe to stay updated.