Пучок холодних атомів без лазерного охолодження. Новина Безкоштовної технічної бібліотеки

НОВИНИ НАУКИ ТА ТЕХНІКИ, НОВИНКИ ЕЛЕКТРОНІКИ
Безкоштовна технічна бібліотека / Стрічка новин

Пучок холодних атомів без лазерного охолодження

26.01.2023

Американським фізикам вдалося отримати атоми літію температурою в 10 мілікельвінів, охолодивши їх у потоці гелієвого газу та впіймавши в магнітну пастку. За ефективністю їх метод виявився не гіршим за лазерне охолодження, проте може використовуватися з великою кількістю видів атомів і розширити область використання холодних атомних пучків.

З атомами, іонами та молекулами фізикам-експериментаторам набагато простіше працювати в охолодженому стані. Охолодження до температур менше одного кельвіна мінімізує кінетичну енергію частинок, завдяки чому вони стають більш контрольованими. Так їх можна заточувати в пастки, використовувати для високоточних вимірювальних експериментів, наприклад, атомної інтерферометрії, а також вивчати квантові явища та екзотичні форми матерії.

У своєму новому експерименті фізики Техаського університету в Остіні запропонували новий спосіб отримання безперервних пучків охолоджених атомів.

Найбільш застосованим способом охолодження атомів є лазерне охолодження, яке покладається на поглинання атомами світла. Правильно обрана частота нижче резонансного переходу в атомі змусить частинку витрачати свою кінетичну енергію, сповільнюватися і зрештою охолоджуватися. Втім, незважаючи на успіхи методу, він підходить не всім атомам, а також накладає обмеження на деякі експерименти з частинками.

Ще одним способом отримання холодних пучків атомів та молекул є використання буферного газу. Метод охолодження буферним газом працює шляхом розсіювання енергії частинок, що цікавлять, за допомогою пружних зіткнень з холодними атомами інертного газу, як наприклад, гелій або неон. Оскільки цей механізм охолодження не залежить від внутрішньої структури частинок (на відміну від лазерного охолодження), охолодження буферним газом застосовується практично до будь-якого атома або малої молекули.

Температура променя одержуваних атомів зазвичай знаходиться в діапазоні від одного до кількох кельвінів. Нижчих температур можна досягти за допомогою надзвукових струменів інертних газів, з яким частинки охолоджуються за рахунок адіабатичного розширення газу-носія.

У своїй роботі вчені вирішили поєднати переваги обох способів і створили пучок атомів літію-7, що охолодили до 10 мілікельвінів в камері з розширенням гелієм, що охолоджується, випускаючи надзвуковим струменем.

В експерименті дослідників газоподібний гелій-4 подається на надзвуковій швидкості в невеликий циліндричний осередок, де охолоджується до температури 4,4 кельвіна. У потік гелію прямує пучок літію, частина атомів якого захоплюється потоком гелію та за рахунок зіткнень з ним охолоджується. Розширений струмінь газу перенаправляється в наступну вакуумну камеру, а атоми літію вловлюються магнітною лінзою гексапольної, яка фокусує їх, впливаючи на магнітний момент. Атоми гелію не фокусуються магнітом і тому продовжують рухатися балістичними траєкторіями, доки не зіткнуться з поверхнею.

Так вчені можуть отримати максимальний потік атомів літію за мінімально можливої температури. Експериментатори відзначають, що покращена конструкція камери зможе збільшити потік у десять разів, а сам підхід можна адаптувати до інших атомів та молекул, які вчені планують перевірити у подальших роботах.

<< Назад: Швидкісна подорож на Марс 26.01.2023

>> Вперед: Батарея, що працює на фотосинтезі 25.01.2023

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Доведено існування правила ентропії для квантової заплутаності 09.05.2024

Квантова механіка продовжує дивувати нас своїми таємничими явищами та несподіваними відкриттями. Нещодавно Бартош Регула із Центру квантових обчислень RIKEN та Людовіко Ламі з Амстердамського університету представили нове відкриття, яке стосується квантової заплутаності та її зв'язку з ентропією. Квантова заплутаність відіграє важливу роль у сучасній квантовій інформатиці та технологіях. Однак складність її структури робить розуміння та керування нею складними завданнями. Відкриття Регулу та Ламі показує, що для квантової заплутаності справедливе правило ентропії, подібне до того, що існує для класичних систем. Це відкриття відкриває нові перспективи в галузі квантової інформатики та технологій, поглиблюючи наше розуміння квантової заплутаності та її зв'язку з термодинамікою. Результати дослідження вказують на можливість оборотності перетворень заплутаності, що може спростити їх використання в різних квантових технологіях. Відкриття нового правила е ...>>

Міні-кондиціонер Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Літо - час відпочинку та подорожей, але часто спека може перетворити цей час на нестерпне борошно. Зустрічайте новинку від Sony – міні-кондиціонер Reon Pocket 5, який обіцяє зробити літо комфортнішим для своїх користувачів. Sony представила унікальний пристрій - міні-кондиціонер Reon Pocket 5, який забезпечує охолодження тіла у спекотні дні. З його допомогою користувачі можуть насолоджуватися прохолодою у будь-який час та в будь-якому місці, просто носячи його на шиї. Цей міні-кондиціонер оснащений автоматичним налаштуванням режимів роботи, а також датчиками температури та вологості. Завдяки інноваційним технологіям, Reon Pocket 5 регулює свою роботу залежно від активності користувача та умов довкілля. Користувачі можуть легко настроювати температуру за допомогою спеціальної мобільної програми, підключеної через Bluetooth. Крім того, для зручності доступні спеціально розроблені футболки та шорти, до яких можна прикріпити міні-кондиціонер. Пристрій може ох ...>>

Енергія з космосу для Starship 08.05.2024

Виробництво сонячної енергії в космосі стає все більш реальним з появою нових технологій та розвитком космічних програм. Керівник стартапу Virtus Solis поділився баченням використання Starship від SpaceX для створення орбітальних електростанцій, здатних забезпечувати енергією Землю. Стартап Virtus Solis представив амбітний проект створення орбітальних електростанцій, використовуючи Starship від SpaceX. Ця ідея може значно змінити сферу виробництва сонячної енергії, зробивши її доступнішою та дешевшою. Основою плану стартапу є зниження вартості запуску супутників у космос із використанням Starship. Передбачається, що завдяки цьому технологічному прориву виробництво сонячної енергії у космосі стане конкурентоспроможнішим порівняно з традиційними джерелами енергії. Віртуальна Solis планує створити великі фотоелектричні панелі на орбіті за допомогою Starship для доставки необхідного обладнання. Однак одним із ключових виклик ...>>

Новий метод створення потужних батарей 08.05.2024

З розвитком технологій та розширенням використання електроніки стає все більш актуальним питання створення ефективних та безпечних джерел енергії. Дослідники з Квінслендського університету представили новий підхід до створення потужних батарей на основі цинку, який може змінити пейзаж енергетичної індустрії. Однією з головних проблем традиційних батарей, що перезаряджаються, на водній основі була їх низька напруга, що обмежувало їх застосування в сучасних пристроях. Але завдяки новому методу, розробленому вченими, цей недолік успішно подолано. В рамках свого дослідження вчені звернулися до спеціального органічного з'єднання – катехолу. Воно виявилося важливим компонентом, здатним покращити стабільність роботи батареї та збільшити її ефективність. Цей підхід призвів до значного збільшення напруги цинк-іонних акумуляторів, що зробило їх конкурентоспроможнішими. За словами вчених, такі батареї мають кілька переваг. Вони мають б ...>>

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Випадкова новина з Архіву

Біобатарейка вживлюється під шкіру 28.12.2002

А. Хеллер з Техаського університету розробив "біобатарейку" - мініатюрний пристрій, який імплантується під шкіру або спинномозковий канал і отримує електроенергію завдяки реакції окислення глюкози безпосередньо в організмі.

Енергії, що виробляється цією батареєю, достатньо для живлення датчиків, наприклад, рівня цукру в крові. Батарейка складається з двох електродів - волокон завдовжки 2 см і завтовшки 7 мкм. Одне з волокон, покрите спеціальним полімерним матеріалом, несе поверхні молекули оксидази глюкози - ферменту, який каталізує окислення глюкози.

Полімерне покриття забезпечує контакт молекул ферменту та волокна, а також "стікання" на нього електронів. Інше волокно містить прикріплені молекули іншого ферменту, що віддає електрони атомам кисню. Таким чином, між двома волокнами утворюється градієнт електронної щільності, що дозволяє отримати електричний струм.

Потужність такої батареї близько 2 мкВт, що відповідає потужності батарейки наручного годинника.

Дивіться повний Архів новин науки та техніки, новинок електроніки

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт