Experimentell uppläggning med simulerade banor. a. Schematisk vy över den övre delen av den vertikala strålmaskinen som visar slutet av den färdande vågbromsaren och fyrpoliga linssystemet. Fyrpolslinsen består av 4 cylindriska stavar upphängda med 2 keramiska skivor. Två ringelektroder fokuserar molekyler i z-riktningen. För en vy på insidan, en del av quadrupole och gänget har skurits. Molekyler joniseras av en UV -laser och avbildas på en fosforskärm som ligger bakom en flerkanalig platta (MCP). Bilden spelas in med en laddningskopplad enhet (CCD) kamera och ett fotomultiplikatorrör (visas inte). De röda kurvorna visar en simulering av banor genom linssystemet för en stråle som lanseras med en hastighet av 1,8 m/s. b-g Fasrumsplaner som visar att installationen accepteras i både längsgående (b-d) och tvärgående riktningar (e-g), i tre olika höjder. Observera att axlarna på panel g skalas med en faktor 10 jämfört med panel e och f. De grå ellipserna visar fördelningen av molekylpaketet vid retardatorns utgång. Upphovsman:arXiv:1611.03640 [physics.chem-ph]
(Phys.org) - Ett team av forskare vid Vrije Universiteit Amsterdam har byggt, för första gången, en molekylär fontän. Gruppen har publicerat en artikel i tidningen Fysiska granskningsbrev beskriver hur de skapade fontänen, hur det fungerar och deras idéer om hur det kan användas för att mer exakt mäta fysiska konstanter.
Forskare utvecklade atomkällor redan på 1980 -talet och sedan dess har de tillämpats på en mängd applikationer, det mest kända exemplet som sannolikt är atomuret. Syftet med en atomfontän är att göra det möjligt att mäta egenskaperna hos atomer som rör sig med relativt långsamma hastigheter. De saktade hastigheterna beror på hur fontänen fungerar - atomer kyls till en mycket låg temperatur och skjuts sedan uppåt där de så småningom saktar ner, stanna och börja falla på grund av tyngdkraften. En atomklocka fungerar genom att ställa in atomens inre tillstånd innan den skjuts uppåt och sedan notera den lilla förändringen till dess interna tillstånd när den kommer ner igen. Forskare skulle vilja ha tillgång till en liknande fontän som fungerar på molekylär nivå, eftersom de tror att den kan användas för att mer exakt mäta fysiska konstanter, vilket i sin tur kan hjälpa till med strikta tester av standardmodellen. Tyvärr, tills nu, det var inte möjligt på grund av svårigheten att kyla molekyler utan att få dem att spridas ut. I denna nya insats, forskarna har övervunnit det problemet.
För att skapa den molekylära fontänen, forskarna kylde ammoniakmolekyler genom att kombinera två tidigare tekniker och applicera dem på en molekylär stråle. Den första involverade att applicera spänningar på ett snabbt växlande sätt för att ta bort energi från strålen. Den andra handlade om att tillämpa högspänning som var smidigt varierad för att kontinuerligt kunna sänka strålens potential och dess hastighet. När väl molekylerna bromsats i en fälla, de sköts uppåt på ett sådant sätt att de fick genomgå förändringar i hastighet och position. De joniserades sedan med en laser och mättes med en detektordisk.
Enheten kan ännu inte erbjuda fysiska konstanta mätningar, dock, eftersom den bara kan detektera en enda molekyl för varje fem repetitioner av fontänblastningen, som fungerar till mindre än en detektion per sekund. Det betyder att det kommer att ta mycket tid att samla in tillräckligt med information från en enda fontän för att göra några riktiga mätningar. Lyckligtvis, eftersom fler upprepningar kommer att ge ytterligare data, vilket föreslår mycket exakta mätningar kommer säkert att komma inom en snar framtid.
© 2017 Phys.org
