Kvantu daļiņas uz šūpoles

Fiziķi kontrolē atomu dabisko vibrāciju

Cesium Atom © MMCD / SXC
lasīt skaļi

Darbs ar atsevišķiem atomiem dažreiz ir sliktāks nekā blusu turēšana - tos var kontrolēt tikai ar īpašu paņēmienu palīdzību. Fiziķi tagad ir nākuši klajā ar jaunu metodi, kā uzspiest savu gribu atomiem: viņiem ir izdevies precīzi kontrolēt mazo daļiņu dabisko vibrāciju - to tā saucamo viļņu funkciju. Šī pieeja paver jaunas iespējas pētniekiem dažādās fizikas jomās, ziņo žurnāls Physical Review Letters.

Atomiem ir tāda kvalitāte, kuru aizņemti priekšnieki zina tikai pārāk labi: teorētiski tie var atrasties daudzās vietās vienlaikus, bet tikai ar noteiktu varbūtību. Ar kādu varbūtību jūs tos atrodat, apraksta viņu viļņu funkciju.

Pincetes, kas izgatavotas no gaismas

Līdz šim tas bija iespējams tikai ar ierobežojumiem kontrolēt viena atoma viļņu funkciju. Bonnas Universitātes Lietišķās fizikas institūta pētnieki ap profesoru Dīteru Meschede tagad ir tieši to sasnieguši. Viņi strādāja ar atsevišķiem cēzija atomiem, kurus turēja ar sava veida pincetēm, kas izgatavotas no gaismas.

Var iedomāties tādu cēzija atomu kā bērns, kurš sēž uz šūpoles. Viļņa funkcija apraksta, cik daudz šūpoles mainās uz priekšu un atpakaļ. Lai bērns varētu šūpoties augstāk, šūpoles mamma vienkārši atgrūž. Jo spēcīgāks ir šis spiediens, jo lielāka ir novirze: mainās šūpoles viļņu funkcija.

Atomu pasaulē tas nav tik vienkārši. Tas ir saistīts ar kvantu efektiem, kas rodas mikropasaulē un tādējādi ļauj atomu viļņu funkcijai veikt tikai noteiktus profilus. Tātad iedunkai ir jābūt tikai vajadzīgajam spēkam, lai tā mainītos. Ja tas ir par mazu vai par lielu, vibrācijas laikā nekas nemainās. Bet ir otrs ierobežojums: viļņu funkcijām pirms un pēc vilces jābūt zināmai līdzībai - fiziķi runā par "pārklāšanos". displejs

Pētnieki bāž kodolieročus

"Mēs tagad esam uzbudinājuši savu atomu ar mikroviļņu starojumu, tāpēc tas rada grūdienu, " sacīja Bonnas fiziķis Artūrs Videra. "Mikroviļņu krāsnis ir ļoti viegli kontrolēt. Tāpēc mēs varējām ārkārtīgi precīzi noteikt piegādātās enerģijas daudzumu. "

Parasti ar šī starojuma vilci nebūtu bijis pietiekami, lai mainītu cēzija kustību. Tomēr tagad pētnieki, tā sakot, ir mainījuši atomu šūpoles suspensijas punktu par dažām milimetru milimetrām kosmosā. "Tas ļāva precīzi pielāgot viļņu funkcijas pārklāšanos tā, lai mikroviļņu vilce mainītu šūpošanās kustību."

Atomu viļņu funkcija mainījās ļoti precīzi

"Pirmo reizi mēs varam ar augstu precizitāti mainīt atomu viļņu funkciju, " saka Wideras kolēģis Leonīds F rsters. Tas ļauj mums saglabāt informāciju, piemēram, atomu šūpošanās kustībā. Turklāt ar šo metodi ir iespējams pilnīgi apturēt kustību. Tādējādi atomus varēja atdzesēt līdz pamata stāvoklim tuvu absolūtai nullei.

(idw - Bonnas Universitāte, 10.12.2009. - DLO)