Ett team av forskare vid University of Melbourne har lyckats mäta en enda kvantspinn i ett snabbt roterande objekt för första gången. I deras tidning publicerad i tidningen Fysiska granskningsbrev , gruppen beskriver hur de genomförde den svåra bedriften och hur deras resultat kan tillämpas.

Inom fysiken, spin definieras som den kvantiserade inneboende vinkelmomentet för en partikel - det är inte relaterat till partikelns fysiska snurr. Men i tidigare arbete, fysiker har teoretiserat att fysiskt snurra en partikel bör tvinga fram en förändring i dess spinntillstånd. I denna nya insats, forskarna har bevisat den teorin genom att genomföra ett komplicerat experiment.

För att testa huruvida spinning av en partikel ändrar sin centrifugering krävdes det att övervinna två stora hinder:hur man säkerställer att eventuella förändringar i centrifugering beror på att partikeln snurras kontra andra miljöfaktorer, och hur man mäter snurrningen av en partikel som fysiskt snurrar.

Övningen innebar att först montera en tunn skiva av en speciell typ av diamant med kvävevakanser (NV) på en bas som kan snurras till 200, 000 varv / min. NV är fall av kväveatomer i kolgitteret intill en vakans. I sådana fall, en atom lämnas oparad, vilket betyder att den interagerar med andra atomer runt den - vilket resulterar i en isolerad snurrning. Med testdiamanten, NV:erna var glesa, gör det möjligt att testa centrifugeringstillståndet isolerat.

För att studera en viss NV som den snurrades, forskarna använde olika typer av ljus - en grön ljuspuls satte spinnet i ett lägre energitillstånd och sedan avfyrades en mikrovågspuls mot partikeln. Genom att mäta den avgivna fluorescensen, laget kunde bekräfta att snurrningen hade förändrats på grund av diamantens rotation, bevisar att teorin stämmer.

Forskare har väntat på att teorin ska bevisas, eftersom fenomenet kan leda till utveckling av enheter för att detektera rotation i mycket liten skala, såsom i celler eller biologiska vätskor.

© 2020 Science X Network