• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Forskare ser fyrverkerier från atomer vid ultralåga temperaturer

    Atomstrålar skjuter iväg tillsammans som fyrverkerier från en central skiva i ett nytt kvantfenomen som upptäckts av UChicago -forskare (färg tillagd för illustration). Kredit:Cheng et al./University of Chicago

    Forskare behandlas normalt inte med fyrverkerier när de upptäcker något om universum. Men ett team av forskare vid University of Chicago hittade en show som väntade på dem på atomnivå - tillsammans med en ny form av kvantbeteende.

    "Detta är ett mycket grundläggande beteende som vi aldrig har sett förut; det var en stor överraskning för oss, "sade studieförfattare och professor i fysik Cheng Chin. Publicerad 6 november Natur , forskningen beskriver ett nyfiket fenomen-sett i vad man trodde var ett välförstått system-som någon gång kan vara användbart i kvantteknologiska tillämpningar.

    Chins laboratorium studerar vad som händer med partiklar som kallas bosoner i ett speciellt tillstånd som kallas ett Bose-Einstein-kondensat. Vid kylning till temperaturer nära absolut noll, bosoner kommer alla att kondensera till samma kvanttillstånd. Forskare använde ett magnetfält, stöter på atomerna, och de började kollidera och skickade några flygande ut ur kondensatet. Men snarare än ett enhetligt fält av slumpmässiga utkastningar, de såg ljusa jetstrålar av atomer skjuta ihop från skivans kant, som miniatyr fyrverkerier.

    "Om du hade bett nästan vem som helst att förutsäga vad som skulle hända, de skulle ha sagt att dessa kollisioner bara skulle skicka atomer som flyger iväg i slumpmässiga riktningar, "sa postdoktor Logan Clark, den första författaren till studien; han och medförfattare och postdoktor Anita Gaj var de första som såg fenomenet. "Men det vi ser istället är tusentals bosoner som samlas för att lämna åt samma håll."

    "Det är som att folk bildar enighet och lämnar i grupper, "Sa Chin.

    Upphovsman:Cheng et al/University of Chicago

    De små strålarna kan dyka upp i andra system, sa forskare - och att förstå dem kan hjälpa till att belysa den bakomliggande fysiken hos andra kvantsystem.

    Dessutom, strålarna, som andra nya kvantbeteenden, kan vara av intresse för teknik. "Till exempel, om du skickade en viss atom i en riktning, då skulle ett gäng till följa i samma riktning, som skulle hjälpa dig att förstärka små signaler i den mikroskopiska världen, "Sa Clark.

    Eftersom det finns energi levererad till systemet och partiklarna inte befinner sig i sina marktillstånd, det faller under kategorin ett särskilt hett område inom kvantteknisk forskning som kallas "drivna" kvantsystem, sa författarna. Systemfysiken i dessa kvanttillstånd är inte väl förstådd, men avgörande för konstruktion av användbar teknik.

    Dock, Bose-Einstein-kondensat är ett allmänt välstuderat område, så de var glada över att se ett aldrig tidigare dokumenterat beteende, sa forskarna.

    "Om du ser något galet i detta enkla experiment, det får dig att undra vad mer som finns där ute, "sade doktoranden Lei Feng, också medförfattare.

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com