روش جدید اندازه گیری موقعیت سه بعدی یک اتم
به گزارش فیکس سرور، فیزیکدانان موفق به عرضه یک روش جدید برای اندازه گیری موقعیت سه بعدی یک اتم شدند که بر مبنای یک اصل فیزیکی مبتکرانه عمل می کند.
به گزارش فیکس سرور به نقل از ایسنا، بیش از یک دهه است که فیزیکدانان می توانند مکان اتم های منفرد را با دقتی کمتر از یک هزارم میلی متر با استفاده از نوع خاصی از میکروسکوپ اندازه گیری کنند. با این وجود، این روش تابحال فقط مختصات x و y را عرضه کرده است و اطلاعاتی در مورد موقعیت عمودی اتم وجود ندارد.
حالا متد جدیدی توسعه یافته است که می تواند هر سه مختصات فضایی یک اتم را با یک تصویر واحد تعیین کند. نتایج این یافته که توسط دانشگاه بن و دانشگاه بریستول عرضه شده، در مجله Physical Review A انتشار یافته است.
برای مشاهده اتم های منفرد میتوان از میکروسکوپ گاز کوانتومی استفاده نمود. این به شما امکان می دهد مختصات x و y یک اتم را به صورت مستقیم تعیین کنید. با این وجود، اندازه گیری مختصات z آن، یعنی فاصله تا عدسی شیء، بسیار دشوارتر است: به جهت اینکه بفهمیم اتم در چه صفحه ای قرار دارد، باید چندین عکس گرفته شود که در آن فوکوس در سطوح صفحات مختلف جابجا شود که این یک فرایند پیچیده و زمان بر است.
تانگی لگراند از مؤسسه فیزیک کاربردی (IAP) در دانشگاه بن توضیح می دهد: ما حالا روشی را توسعه داده ایم که در آن، این فرایند می تواند در یک مرحله صورت گیرد. برای دستیابی به این هدف، ما از اثری استفاده می نماییم که قبلاً از دهه ۱۹۹۰ در نظریه شناخته شده بود، اما هنوز در میکروسکوپ گاز کوانتومی استفاده نشده بود.
برای آزمایش روی اتم ها، ابتدا ضروری است آنها را به صورت قابل توجهی خنک کرد تا به سختی حرکت کنند. بعد از آن، بعنوان مثال میتوان آنها را در یک موج ایستا از نور لیزر به دام انداخت. آنها سپس به داخل فرورفته های موج می لغزند، شبیه به نحوه نشستن تخم مرغ ها در جعبه تخم مرغ. بعد از به دام افتادن، برای نشان دادن موقعیت خود، در معرض تابش یک پرتوی لیزر اضافی قرار می گیرند که آنها را تحریک می کند تا نور گسیل کنند. فلورسانس حاصل در میکروسکوپ گاز کوانتومی به صورت یک لکه گرد و کمی تار نشان داده می شود.
دکتر آندریا آلبرتی توضیح می دهد: ما حالا یک روش ویژه برای تغییر شکل جبهه موج نوری که از اتم گسیل می شود، بوجود آورده ایم. به جای لکه های گرد معمولی، جبهه موج تغییر شکل یافته یک شکل دمبلی روی دوربین بوجود می آورد که به دور خودش می چرخد. جهتی که این دمبل در آن قرار می گیرد، بستگی به فاصله ای دارد که نور باید از اتم تا دوربین طی نماید. دکتر Dieter Meschede می گوید: ازاین رو دمبل مانند سوزن روی قطب نما عمل می کند و به ما امکان می دهد مختصات z را مطابق جهت آن بخوانیم.
به نقل از معاونت علمی ریاست جمهوری، روش جدید امکان تعیین دقیق موقعیت یک اتم در سه بعدی را با یک تصویر واحد فراهم می آورد. برای مثال، اگر می خواهید آزمایش های مکانیک کوانتومی را با اتم ها انجام دهید، این مهم می باشد، چونکه اغلب ضروریست که بتوان موقعیت آنها را دقیقا کنترل یا ردیابی کرد. علاوه بر این، این روش همینطور می تواند جهت کمک به توسعه مواد کوانتومی جدید با خصوصیت های خاص مورد استفاده قرار گیرد.
دکتر کری ویدنر از دانشگاه بریستول توضیح می دهد: برای مثال، ما می توانیم بررسی نماییم که وقتی اتم ها در نظم خاصی چیده می شوند، کدام اثرات مکانیکی کوانتومی رخ می دهد. این مهم به ما این امکان را می دهد که تا حدودی خواص مواد سه بعدی را بدون احتیاج به سنتز آنها شبیه سازی نماییم.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب