Os físicos do MIT capturaram as primeiras imagens de átomos separados livremente no espaço. As imagens revelam a correlação entre partículas de “livre alcance” que foram previstas até agora, mas nunca foram observadas diretamente. Sua pesquisa, presente no diário A letra de revisão físicaOs cientistas nunca foram vistos em lugares reais ajudarão você a imaginar o evento quântico.
As imagens foram usadas por uma técnica desenvolvida pela equipe que primeiro permitiu que uma nuvem de átomos transfira e interaja livremente. Os pesquisadores então introduziram uma malha de luz que congelou brevemente em suas trilhas e aplicou lasers sutis para iluminar rapidamente os átomos, fazendo uma imagem de sua posição antes que os átomos desaparecessem naturalmente.
Os físicos aplicaram a técnica para imaginar as nuvens de diferentes tipos de átomos e espalhar as primeiras partes da imagem. Os pesquisadores observaram diretamente os átomos conhecidos como “bosonos” envolvidos em um incidente quântico para a formação de uma onda. Eles também capturaram átomos conhecidos como “Fermies” no espaço livre – é um processo -chave que permite a supercondacividade.
Física do MIT Thomas.
Na mesma edição da revista, outros dois grupos relataram técnicas de imagem semelhantes, incluindo uma equipe liderada pelo Nobel Laureate Olfgang Katerail, um professor de física de John D McAwarta do MIT. O Kateral Group Boson imaginou o par de Bons estendido, o outro grupo, no laboratório Normal Superiner de Paris, liderado por um antigo pós -partia de Juierlin, Tariq Yefah, uma nuvem de férmio não interrativo.
O graduado do MIT, Ruixiao Yao, Sungz Chi e Migun Wan e Mits Richard Fletcher compôs o professor assistente do MIT do MIT sob a pesquisa de Juierlin e seus colegas.
Na nuvem
Cerca de dez terço do nanômetro de um único diâmetro atômico, que é um milhão de por cento da espessura da fita de cabelo humana. Em contraste com os cabelos, os átomos tratam e interagem de acordo com as regras da mecânica quântica; É a natureza quântica deles que torna os átomos difíceis de entender. Por exemplo, não podemos saber exatamente onde está um nuclear e a rapidez com que está funcionando.
Os cientistas podem aplicar métodos diferentes para imagens em átomos distintos, incluindo imagens de absorção, onde as luzes do laser brilham no átomo e sua sombra na tela da câmera.
“Essas técnicas permitem que você veja a forma e a estrutura geral da nuvem do átomo, mas os átomos individuais não são eles mesmos”, a nota de Zurlin. “É como assistir a nuvem no céu, mas não uma molécula de água separada que cria uma nuvem” “
Ele e seus colegas interagem no local livre e adotaram um método muito diferente para a imagem direta. Sua técnica, conhecida como “microscopia que consome átomo”, está primeiro envolvendo a nuvem de átomo em uma armadilha solta formada por um feixe de laser. Esta armadilha contém átomos em um local onde eles podem interagir livremente. Os pesquisadores então piscam em uma rede de luz, que os átomos giram em suas posições. Então, um segundo laser é iluminado os átomos suspensos, cujos fluoresteiros revelam suas posições distintas.
“A parte mais difícil da rede óptica era coletar luz do átomo”, disse Zurlene. “Se você pode imaginar que, se você fizer uma chama nesses átomos, eles não gostarão. Então, durante anos, aprendemos algumas técnicas sobre como podemos fazê -lo.
Bando e par
A equipe aplicou a técnica de imagem para monitorar a interação direta entre o bóson e o férmion. Os fótons são um exemplo de bóson, por outro lado, os elétrons são um tipo de férmion. Os átomos podem ser bóson ou férmion, dependendo da rotação total, o que é determinado se o número total de seus prótons, nêutrons e elétrons é igual ou ímpar. Em geral, o bóson atrai, onde as empresas voltam.
Juirlin e seus colegas pintaram pela primeira vez uma nuvem de bosão que consiste em átomos de sódio. Em baixas temperaturas, Boson cria uma nuvem conhecida como condensado de Bose-Einstein-um tópico em que todos os Boson compartilham um e o mesmo estado quântico. O átomo de sódio cateral do MIT foi o primeiro a produzir um condensado de Bose-Einstein, pelo qual ele dividiu a física do Prêmio Nobel de 2001.
O grupo de Zuerlin agora permite que átomos de sódio separados nas nuvens monitorem suas interações quânticas. Está previsto há muito tempo que o bóson deveria “agrupar”, aumentando as chances de estar perto um do outro. Esse grupo é a conseqüência direta de sua capacidade de compartilhar uma e das mesmas ondas mecânicas quânticas. O personagem como essa onda foi previsto pela primeira vez pelo físico Louis de Bogli. Esta é a estimativa “D Broogoli Wave” que introduziu a mecânica quântica moderna na peça.
“Podemos entender muito mais sobre o mundo da natureza como essa onda”, diz Juirlin. “Mas é realmente difícil observar esse efeito quântico e onda. No entanto, em nosso novo microscópio, podemos imaginar essa onda diretamente” “
Em seu exame de imagem, a equipe do MIT conseguiu ver, pela primeira vez in situ, um monte de Bons juntos quando compartilhou um quantum, relacionado à onda de Broogli. A equipe também pintou dois tipos de átomos de lítio. Cada tipo de átomo é um férmion, que naturalmente recompensa seu próprio tipo, mas pode ser fortemente interagido com outros tipos férmicos específicos. Ao mostraram a imagem da nuvem, os pesquisadores observaram que, de fato, os tipos fermianos opostos interagiram e Ferman fez pares – uma conexão que eles podiam ver diretamente pela primeira vez.
Richard Fletcher, co-autores do estudo, disse: “Esse tipo de par é um fabricante matemático que parecia explicar o experimento”, por isso é um lembrete muito bom de que a física é sobre coisas físicas. É real “” “
Para prosseguir, a equipe aplicará sua técnica de imagem para imaginar como “quântico é física” – uma situação quando elétrons interativos na presença do romance na presença do campo magnético.
“A teoria é onde a teoria realmente se torna peludo – onde as pessoas começam a pintar em vez de escrever uma teoria completa porque não podem resolvê -la completamente”, diz Juirlin. “Agora podemos verificar se esses desenhos animados no quântico são realmente reais. Porque eles são estados bastante bizarros”.
Este trabalho foi apoiado pelo MIT-Harvard Center for Ultracold átomos, bem como pelo Escritório de Pesquisa Científica, Escritório de Pesquisa do Exército, Agência de Pesquisa Avançada em Energia, A Agência de Pesquisa, uma Fundialidade da Faculdade de Vanner Bush e David e David e David e Lusile Pacific Foundation.
