Лазер охолоджує молекули. Новина Безкоштовної технічної бібліотеки

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

Лазер охолоджує молекули

05.09.2017

Дуже холодні молекули, що майже не мають теплового руху, потрібні фізикам для різних досліджень, починаючи з вивчення властивостей самих молекул до створення квантових комп'ютерів. Вважають, що при цьому повинні уповільнюватися і різні реакції, що дозволить вивчити процеси, що відбуваються. Однак на шляху досягнення наднизьких температур природа встановила низку бар'єрів.

Автори рекордного досягнення з Центру холодної матерії в Імперському коледжі Лондона використовували найпоширеніший спосіб лазерного охолодження молекул – доплерівський.

Щоб зрозуміти його механізм, пригадаємо, що атом поглинає і випромінює фотони з енергією, що дорівнює різниці його рівнів енергії. У цьому методі частота лазерного випромінювання вибирається дещо менше, ніж потрібно для поглинання. Але через ефект Доплера, що рухається назустріч фотону, атом "бачить" у того велику частоту і поглинання все ж таки відбувається.

Потім збуджений атом спонтанно випромінює фотон, але більшої частоти. Тому при кожному такому циклі поглинання-випромінювання він втрачає частину своєї кінетичної енергії, а отже, охолоджується. На наздоганяючий промінь лазера атом не реагує, оскільки ефект Доплера йому ще більше знижує частоту, роблячи поглинання неможливим.

Декілька лазерних променів, що йдуть у різних напрямках, уповільнюють атоми за будь-якого напрямку їх руху. Складається враження, що атоми рухаються у в'язкій рідині на кшталт меду чи патоки. Такий метод охолодження отримав назву "оптичної патоки".

Однак таким способом не можна охолодити молекули та атоми до температур нижче, ніж кілька сотень мікрокельвінів. Справа в тому, що через співвідношення невизначеностей поглинаються фотони однієї частоти, а цілого діапазону частот. Фізики стверджують, що спектральна лінія має ширину. Але тоді за низьких швидкостей атомів поглинатимуться фотони з обох напрямків, і метод перестане працювати. Температура, за якої це відбувається, отримала назву доплерівської межі.

<< Назад: Штучний інтелект допоможе вибрати рецепт 06.09.2017

>> Вперед: Самоврядний холодильник Panasonic 05.09.2017

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

Зниження викидів металургійних підприємств 15.03.2023

Вчені з Бірмінгемського університету у Великій Британії розробили дешевий технологічний процес існуючих металургійних заводів, завдяки якому можна скоротити викиди приблизно на 90%.

Як відомо, на металургійну промисловість припадає 7-9% світових антропогенних викидів парникових газів.

Модифікація, запропонована докторами Юлонгом Дінгом та Гаррієт Кілдаль, дозволяє видаляти кокс із циклу завдяки закачуванню CO безпосередньо в доменну піч. Цей газ проводиться шляхом уловлювання CO2, що утворюється в печі, та його розщеплення на CO та кисень. Кисень може бути використаний у другій частині сталеплавильного процесу, коли газ продувається через розплавлений чавун, щоб спалити частину вуглецю в металі.

Технологія ґрунтується на матеріалі перовскіту BCNF1 (суміші карбонату барію, карбонату кальцію, оксиду ніобію та оксиду заліза). Коли система переробки перекачує CO2 через реакційну камеру, BCNF1 захоплює атоми кисню з газу і поглинає в свою кристалічну структуру, залишаючи CO. Через добу BCNF1 насичується атомами кисню, тому його необхідно омолодити. Для цього азот із доменної печі прокачується через перовськ, очищаючи матеріал.

Вчені пропонують встановлювати дві реакційні камери, одна з яких використовуватиметься для виробництва CO, а інша - для омолодження та виробництва кисню. Через день їх ролі змінюватимуться, що дозволить системі працювати цілодобово.

Технологія пройшла успішні випробування у лабораторних умовах без будь-якої деградації BCNF1.

Кокс є не тільки джерелом CO для відновлення заліза, але забезпечує структурну опору для руди в доменній печі. Це дозволяє газу підніматися, а розплавленому залізу текти вниз. Команда вчених розглядає як один із варіантів заміну коксу на керамічні матеріали.

Виробники сталі та вчені обговорюють запуск демонстраційної моделі протягом 5 років.

Дивіться повний Архів новин науки та техніки, новинок електроніки

All languages of this page

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