Процесс создания конденсата Бозе-Эйнштейна ускорен в 100 раз

15.12.2017

Ученые из Массачусетского технологического института нашли способ обхода ограничений процесса лазерного охлаждения, что позволило ускорить процесс создания облака конденсата Бозе-Эйнштейна в 100 раз.

В новом методе для охлаждения и компрессии облака конденсата Бозе-Эйнштейна используется исключительно лазерный свет, что позволяет не только ускорить весь процесс, но и сохранить большее число исходных атомов, из которых формируется облако конденсата.

Новый метод состоит из трех этапов. На первом этапе используется традиционный метод лазерного охлаждения, который охлаждает и сжимает облако до тех пор, пока сами фотоны лазерного света не начинают его нагревать. На следующем, втором этапе процесса используется так называемый метод Рамановского охлаждения, в котором два луча лазерного света охлаждают атомы до еще более низкой температуры. Параметры лучей лазеров подбираются таким образом, что кинетическая энергия атомов превращается в их же магнитную энергию. В результате этого атомы замедляются и охлаждаются до более низкой температуры, а их суммарная энергия остается, при этом, на прежнем уровне.

И на третьем этапе свет еще одного лазера, нацеленного на уже достаточно холодное и сжатое облако газа, отбирает энергию от медленных атомов, охлаждая их еще глубже.

При получении конденсата Бозе-Эйнштейна традиционным способом из миллиона исходных атомов получается облако, в котором насчитывается порядка 10 тысяч атомов. Новый же способ позволяет сохранить в облаке 70 процентов от начального количества атомов. Используя этом метод, ученым удалось охладить атомы рубидия до температуры от 200 микрокельвинов до 1 микрокельвина всего за 0.1 секунды, что приблизительно в 100 раз быстрее традиционного способа. В получившемся облаке конденсата Бозе-Эйнштейна содержалось 1 400 атомов, при этом, количество исходных атомов было равно всего 2 тысячам.

Исследователи считают, что им удалось раскрыть только небольшую часть потенциала нового метода. В дальнейшем, за счет более тонкой настройки параметров лазерного света и других параметров можно будет добиться 1000-кратного ускорения процесса получения конденсата Бозе-Эйнштейна по сравнению с традиционным методом.

<< Назад: Самовосстанавливающееся стекло 15.12.2017

>> Вперед: Создан гормон доверия 14.12.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Ускорение анализа клеточных структур 26.02.2025 Международная группа ученых под руководством Геттингенского университета разработала инновационную технологию, которая значительно ускоряет и упрощает анализ микроскопических изображений. Эта разработка открывает новые горизонты в изучении клеточных структур и имеет огромный потенциал для биологических исследований и медицинской диагностики. Центральным элементом этой технологии является автоматическая сегментация - процесс, который позволяет идентифицировать и разделять клеточные структуры на микроскопических изображениях. Этот метод играет ключевую роль в понимании сложных биологических процессов, анализе реакции клеток на лекарства и сравнении клеточных структур в различных генотипах. Ранее автоматическая сегментация была возможна, но сталкивалась с серьезными ограничениями. Существующие методы были узкоспециализированными и требовали значительных ресурсов для адаптации к новым условиям. Геттингенские ученые предложили новаторский подход, основанный на переобучении существующего программного обеспечения Segment Anything (SAM). Для обучения новой модели, получившей название Segment Anything for Microscopy (SAM), исследователи использовали обширную базу данных, включающую более 17 000 микроскопических изображений и более 2 миллионов вручную аннотированных клеточных структур. Этот подход позволил создать алгоритм, который демонстрирует высокую точность сегментации изображений тканей и клеток в широком диапазоне настроек. Для упрощения доступа к новой технологии было разработано специальное программное обеспечение SAM, которое позволяет исследователям и врачам легко и быстро анализировать микроскопические изображения. Этот инструмент устраняет необходимость в ручной разметке структур и обучении специализированных моделей ИИ для каждой конкретной задачи. Процесс адаптации программного обеспечения к микроскопии был тщательно спланирован и выполнен в несколько этапов. Сначала ученые оценили потенциал модели на большом наборе данных из открытых источников. Затем они переобучили алгоритм на специализированном наборе данных по микроскопии, что позволило значительно улучшить производительность модели при сегментации клеток, ядер и органелл. Программное обеспечение SAM уже нашло широкое применение в различных областях науки и медицины. Например, оно используется для анализа нервных клеток уха в рамках проекта по восстановлению слуха, а также для сегментации искусственных опухолевых клеток в исследованиях рака. Кроме того, инструмент применяется для анализа изображений вулканических пород, полученных с помощью электронной микроскопии. По словам младшего профессора Константина Папе из Института компьютерных наук Геттингенского университета, технология SAM позволяет автоматизировать задачи, которые раньше требовали недель кропотливой ручной работы, всего за несколько часов. "Модель может сегментировать любую биологическую структуру всего несколькими щелчками мыши, а затем ее можно усовершенствовать для автоматизации более сложных задач", - подчеркивает профессор Папе.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026