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:
Глядя друг на друга, собаки и люди синхронизируют работу мозга
05.11.2024
Исследование нейронной синхронизации между собаками и людьми, показало удивительное явление: когда они смотрят друг на друга и взаимодействуют, их мозговая активность синхронизируется. Это открытие стало первым случаем наблюдения подобного эффекта между представителями разных видов.
Ранее нейронная синхронизация была замечена только у представителей одного вида, таких как люди, мыши и приматы. У людей этот эффект часто возникает во время разговора или взаимодействия, когда их мозг "настраивается" друг на друга. Теперь этот феномен был зафиксирован и в отношениях между человеком и собакой, что подчеркивает уникальную глубину их эмоциональной связи.
Для эксперимента использовались электроэнцефалографические (ЭЭГ) устройства, которые фиксировали активность мозга у обеих сторон. Исследователи сравнили данные, когда люди и собаки находились в одной комнате, но не взаимодействовали, и когда они смотрели друг на друга и прикасались. Во время непосредственного контакта мозговые сигналы с ...>>
Моторный вагон электропоезда Alstom Multilevel III
05.11.2024
Компания Alstom презентовала в США новейший моторный вагон электропоезда Multilevel III, который в скором времени станет частью обновленного парка пригородных поездов NJ Transit. Презентация этого передового вагона состоялась на базе депо в Карне, Нью-Джерси, и обозначила важный шаг на пути к модернизации транспортной инфраструктуры региона.
В ближайшие годы новые составы, включающие вагоны Multilevel III, пройдут серию тестов для проверки их технических характеристик. Первые испытания электропоездов планируются уже на маршрутах Нью-Джерси в 2025 году, а завершение полного обновления парка NJ Transit ожидается до 2029 года. Этот проект направлен на повышение скорости, эффективности и надежности железнодорожного сообщения в штате.
Основная цель внедрения этих электропоездов - замена устаревших моделей Arrow III, которые использовались более 40 лет и были выпущены компанией General Electric. Новые моторные вагоны Multilevel III способны развивать эксплуатационную скорость до 177 км ...>>
Страх и отвращение влияют на работу желудка
04.11.2024
Многие из нас знакомы с ощущением "бабочек в животе" или дискомфорта, возникающего при сильном страхе или отвращении. Эти эмоции могут не только повлиять на наше психическое состояние, но и оказывать прямое воздействие на физиологические процессы в организме. Недавнее исследование немецких ученых показало, что отрицательные эмоции действительно влияют на уровень кислотности желудочного сока, что может объяснять неприятные ощущения в животе.
Исследователи из Германии провели серию экспериментов, чтобы выяснить, как эмоции, такие как страх и отвращение, влияют на желудочно-кишечный тракт. В ходе эксперимента участникам предложили проглотить специальное устройство в форме небольшой таблетки, оснащенное датчиками для измерения давления, температуры и уровня кислотности в желудке. Датчики передавали информацию на компьютер, что позволяло ученым в реальном времени наблюдать за изменениями в организме.
Эксперимент состоял из показа участникам коротких видеороликов, вызывающих различные ...>>
Литий-ионные аккумуляторы с двойным градиентом
04.11.2024
Современные литий-ионные аккумуляторы играют ключевую роль в развитии электромобилей и сетевых накопителей энергии. Однако, для массового внедрения этих технологий необходимы улучшения в производительности, долговечности и экономичности батарей. Ученые из Национальной лаборатории Аргонн сделали важный шаг в этом направлении, разработав новую конструкцию катодов с двойным градиентом, которая обещает значительно повысить эффективность литий-ионных батарей.
Идея двойного градиента базируется на предыдущем прорыве, сделанном в Аргонн в 2012 году, когда была создана катодная структура с градиентом состава. Тогда ученые усовершенствовали катоды, регулируя соотношение никеля, марганца и кобальта в их частицах. Это позволило увеличить плотность энергии и долговечность батарей. Однако новая конструкция делает еще один шаг вперед: помимо градиента состава, она включает структурные градиенты, что приводит к еще большей стабильности и эффективности.
Основное преимущество новой технологии зак ...>>
Азиаты любять роскошь
03.11.2024
Азиатско-Тихоокеанский регион стал лидером по потреблению предметов роскоши, что на первый взгляд кажется противоречием с традиционными ценностями, глубоко укорененными в культурах этих стран. В таких странах, как Япония, Южная Корея, Гонконг и Сингапур, религии и философии, например буддизм и конфуцианство, веками пропагандируют скромность, бережливость и избегание излишеств. Однако именно здесь наблюдается значительный рост спроса на роскошные товары, что стало предметом исследования профессора маркетинга Раджива Батры из Мичиганского университета.
В своем исследовании Батра и его коллеги изучили этот парадокс, сосредоточив внимание на влиянии коллективизма в азиатских обществах. Они исследовали семь азиатских рынков - Гонконг, Южную Корею, Японию, Сингапур, Индонезию, Малайзию и Таиланд - и опросили более 3000 потребителей в возрасте от 18 до 64 лет. Основной задачей было понять, как такие факторы, как коллективизм, религиозные традиции и ценности, влияющие на статус, влияют на п ...>>
Случайная новость из Архива Спутник для создания искусственных звездопадов
20.01.2019
Аэрокосмическое агентство Японии при помощи ракеты "Эпсилон-4" вывело на орбиту Земли семь спутников, один из которых будет использоваться для создания искусственных звездопадов.
Спутник разработан базирующимся в Токио стартапом ALE. На его борту находятся 400 металлических шариков. В назначенное время они "выстрелят" из спутника и полетят по направлению к Земле, сгорая в процессе полета в верхних слоях атмосферы - с поверхности планеты это будет выглядеть как поток метеоритов.
Первый искусственный звездопад запланирован на весну 2020 года - он будет осуществлен над Хиросимой.
В ALE полагают, что при условии хорошей погоды за явлением смогут наблюдать несколько миллионов человек. Предполагается, что для одного метеоритного дождя будет достаточно 20 шариков - таким образом, запаса на спутнике хватит на два десятка запусков.
Состав сплава, из которого они сделаны, держится в секрете - компания отмечает, что благодаря своему составу шарики будут сгорать в атмосфере дольше, чем настоящие метеориты.
|
Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники
Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте
www.diagram.com.ua
2000-2024