Пучок холодных атомов без лазерного охлаждения

26.01.2023

Американским физикам удалось получить атомы лития температурой в 10 милликельвинов, охладив их в потоке гелиевого газа и поймав в магнитную ловушку. По эффективности их метод оказался не хуже лазерного охлаждения, однако может использоваться с большим количеством видов атомов и расширить область использования холодных атомных пучков.

С атомами, ионами и молекулами физикам-экспериментаторам гораздо проще работать в охлажденном состоянии. Охлаждение до температур, менее одного кельвина, минимизирует кинетическую энергию частиц, благодаря чему они становятся более контролируемыми. Так их можно затачивать в ловушки, использовать для высокоточных измерительных экспериментов, например атомной интерферометрии, а также изучать квантовые явления и экзотические формы материи.

В своем новом эксперименте физики Техасского университета в Остине предложили новый способ получения непрерывных пучков охлажденных атомов.

Самым используемым способом охлаждения атомов является лазерное охлаждение, которое полагается на поглощение атомами света. Правильно выбранная частота ниже резонансного перехода в атоме заставит частицу тратить свою кинетическую энергию, замедляться и в конце концов охлаждаться. Впрочем, несмотря на успехи метода, он подходит не всем атомам, а также накладывает ограничения и на некоторые эксперименты с частицами.

Еще одним способом получения холодных пучков атомов и молекул является использование буферного газа. Метод охлаждения буферным газом работает путем рассеивания энергии интересующих частиц с помощью упругих столкновений с холодными атомами инертного газа, как например, гелий или неон. Поскольку этот механизм охлаждения не зависит от внутренней структуры частиц (в отличие от лазерного охлаждения), охлаждение буферным газом применимо практически к любому атому или малой молекуле.

Температура луча получаемых атомов обычно находится в диапазоне от одного до нескольких кельвинов. Более низких температур можно достичь с помощью сверхзвуковых струй инертных газов, с которым частицы охлаждаются за счет адиабатического расширения газа-носителя.

В своей работе ученые решили соединить преимущества обоих способов и создали пучок атомов лития-7, охладивших до 10 милликельвинов в камере с охлаждаемым расширением гелием, выпуская сверхзвуковой струей.

В эксперименте исследователей газообразный гелий-4 подается на сверхзвуковой скорости в небольшую цилиндрическую ячейку, где охлаждается до температуры 4,4 кельвина. В поток гелия направляется пучок лития, часть атомов которого захватывается потоком гелия и за счет столкновений с ним охлаждается. Расширенная струя газа перенаправляется в следующую вакуумную камеру, а атомы лития улавливаются магнитной гексапольной линзой, которая фокусирует их, воздействуя на магнитный момент. Атомы гелия не фокусируются магнитом и поэтому продолжают двигаться баллистическими траекториями, пока не столкнутся с поверхностью.

Так ученые могут получить максимальный поток атомов лития при минимально возможной температуре. Экспериментаторы отмечают, что улучшенная конструкция камеры сможет увеличить поток в десять раз, а сам подход можно адаптировать к другим атомам и молекулам, которые ученые планируют проверить в последующих работах.

<< Назад: Скоростное путешествие на Марс 26.01.2023

>> Вперед: Батарея, работающая на фотосинтезе 25.01.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Роботов научили естественной походке 19.04.2025

Американская компания Figure представила свои новейшие человекоподобные роботы, которые поразили мир своими плавными и естественными движениями, максимально приближенными к человеческой походке. Эти роботы способны выполнять движения, которые раньше считались труднодостижимыми для машин, такие как удары пяткой, отталкивание носком и синхронизированные махи руками, что делает их движения по-настоящему схожими с человеческими. Для создания такого эффекта инженеры компании использовали метод обучения с подкреплением (RL), который был тренирован с помощью сложных физических симуляций. Эти симуляции позволили обработать и воспроизвести многолетний опыт движения, используя данные, обработанные с применением мощных графических процессоров всего за несколько часов. Благодаря этому роботам удалось освоить эффективные стратегии движения, значительно ускоряя процессы инженерных разработок. Как объяснили специалисты Figure, новая технология не только улучшила походку роботов, но и позволила ...>>

Прозрачные наушники Sony WF-C710N 19.04.2025

Компания Sony представила новые беспроводные наушники WF-C710N. Эта модель, выполненная в формате вкладышей, сочетает в себе стильный внешний вид, инновационные функции и отличное качество звука. Уже в апреле наушники поступят в продажу, и их цена составит около 120 долларов. WF-C710N оборудованы улучшенной системой шумопоглощения, что позволяет наслаждаться любимой музыкой или комфортно общаться по телефону, не отвлекаясь на внешние звуки. Эта технология идеально подходит для использования в шумных местах, таких как улицы или офисы. Благодаря этому пользователи могут погрузиться в музыку, не прерываясь на окружающий мир. Одной из уникальных особенностей новых наушников является их корпус в прозрачном синем цвете, который называется Glass Blue. Этот стильный и современный оттенок делает модель особенно привлекательной для тех, кто ценит не только функциональность, но и внешний вид аксессуаров. Кроме того, батарея наушников обеспечивает до 10 часов работы на одном заряде, а с заря ...>>

Эмоции искажают воспоминания 18.04.2025

Мозг человека сталкивается с важной задачей: отличать одно событие от другого, особенно если эти события кажутся похожими. Исследования, проведенные психологами из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, показали, как эмоции могут изменять восприятие воспоминаний, особенно когда эти эмоции сильные и болезненные. Новый эксперимент выявил необычный эффект слияния воспоминаний, который особенно ярко проявляется у людей с повышенной тревожностью. Обычно в случае повторяющихся событий мозг использует механизм, называемый "отталкиванием памяти", который помогает выделять различия между схожими переживаниями, предотвращая путаницу. К примеру, если человек ежедневно паркуется в одном и том же месте, мозг должен точно запомнить, что каждый раз это именно "сегодняшняя парковка", а не путает ли он ее с прошлой. Это отталкивание помогает человеку избежать ошибок и путаницы. Однако, как выяснили ученые, в определенных ситуациях память не отталкивает схожие события, а наоборот, соединяет ...>>

Спортивные часы Garmin Vivoactive 6 18.04.2025

Компания Garmin продолжает развивать свою линейку спортивных часов, выпуская новую модель Vivoactive 6, которая обещает стать отличным выбором для людей, ведущих активный образ жизни. Эти часы получили усовершенствованные функции для бегунов, велосипедистов и любителей пеших прогулок, а также новинку - умный будильник, который помогает начать день с максимальным комфортом. Однако, помимо новых возможностей, Vivoactive 6 сохраняет знакомые функции и стиль, характерные для продуктов Garmin. Одной из самых интересных новинок является функция умного будильника. Это устройство не просто будит пользователя в заранее установленное время, а делает это в момент, когда человек находится в наиболее легкой фазе сна. Такой подход помогает просыпаться более отдохнувшим и бодрым. В отличие от аналогичных решений других производителей, умный будильник Garmin Vivoactive 6 начинает мягко будить владельца за 30 минут до нужного времени, используя легкую вибрацию, что позволяет избежать резких пробужде ...>>

Биоразнообразие Земли продолжает сокращаться 17.04.2025

Недавнее масштабное синтезированное исследование, охватывающее более 2000 публикаций, подтвердило: биоразнообразие на планете продолжает стремительно сокращаться, и роль человека в этом процессе неоспорима. Работы ученых, проведенные в рамках исследования, указывают на глобальное и всеобъемлющее влияние человеческой деятельности на природу, которое затрагивает все группы организмов и экосистемы. Научная работа, проведенная ученым из Швейцарского федерального института водных наук и технологий (Eawag) и Цюрихского университета, стало крупнейшим синтезом данных, объединяющим 2100 исследований, в которых анализировалось состояние биоразнообразия на почти 50 000 участках земли, затронутых деятельностью человека, по сравнению с участками, на которые эта деятельность не оказала влияния. Это исследование позволяет сделать однозначные выводы о масштабе ущерба для природы, вызванного антропогенным воздействием. Одним из самых значимых результатов является то, что на пострадавших участках ...>>

Случайная новость из Архива Телефоны Apple смогут падать как кошки 04.04.2013 Бюро по патентам и товарным знакам США (USPTO) опубликовало патентную заявку компании Apple, в которой описываются способы минимизировать урон при падении телефона, сообщает блог Apple Insider. Apple предлагает научить систему телефона выявлять, когда аппарат находится в свободном падении. Для этого могут использоваться встроенные датчики - гироскоп, акселерометр, GPS и даже фотокамера. Если состояние падения зафиксировано, система предпримет меры по уменьшению повреждений. Одной из таких мер является поворот аппарата в воздухе. Это позволит "приземлить" телефон на наименее уязвимую его сторону. Устройство в таком случае соприкоснется с землей не экраном, а, например, боковой панелью. Для поворота аппарата могут использоваться газовый баллон либо механизм смещения центра тяжести. Схожими способностями обладают кошки: при падении с высоты они рефлекторно переворачиваются спиной вверх и приземляются на лапы. В число других мер, описанных Apple, входят "крылья", выдвигаемые из корпуса аппарата, и зажимы на кабелях наушников и зарядки. "Крылья" позволяют замедлить падение телефона. Зажимы предотвращают выпадение кабеля из гнезда: упав, аппарат повиснет на проводе. В патентной заявке говорится, что разработка может использоваться в iPhone, а также в других электронных устройствах - смартфонах, планшетах, плеерах, фотоаппаратах и так далее. Отметим, что технологии, описанные в патентных заявках, далеко не всегда находят воплощение в жизни. Системы защиты мобильных аппаратов при падении разрабатывают и другие компании. Так, в конце декабря 2012 года глава Amazon Джефф Безос (Jeff Bezos) получил патент на "воздушные подушки" для телефона. По принципу действия они схожи с подушками, которые используются в автомобилях.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025