«Запрещенные» квантовые скачки стали возможны благодаря пондеромоторной спектроскопии

    Новое применение старого инструмента позволило ученым использовать свет для изучения и управления материей с разрешением и точностью, в 1000 раз превышающими ранее возможные. Физики Мичиганского университета продемонстрировали «пондеромоторную спектроскопию», продвинутую форму этой техники, которая родилась в 15 веке, когда Исаак Ньютон впервые показал, что белый свет, проходя через призму, разбивается на радугу. Спектроскопия имеет важное […]

    «Запрещенные» квантовые скачки стали возможны благодаря пондеромоторной спектроскопии

    Спектроскопия

    Новое применение старого инструмента позволило ученым использовать свет для изучения и управления материей с разрешением и точностью, в 1000 раз превышающими ранее возможные. Физики Мичиганского университета продемонстрировали «пондеромоторную спектроскопию», продвинутую форму этой техники, которая родилась в 15 веке, когда Исаак Ньютон впервые показал, что белый свет, проходя через призму, разбивается на радугу.

    Спектроскопия имеет важное значение для многих отраслей науки. Этот термин в широком смысле относится к использованию света, чаще всего с помощью лазеров, для наблюдения, измерения и манипуляции материей. С ее помощью ученые могут обнаруживать следы загрязняющих веществ. Они могут определять элементы в атмосферах планет за пределами Солнечной системы. И они заложили основу для вычислений и обработки информации. Это всего несколько примеров использования спектроскопии.

    Новая спектроскопия высокого разрешения позволяет ученым заглянуть глубже в структуру атомов и напрямую управлять их поведением. Она может найти применение в квантовых компьютерах, которые задействуют частицы, атомы или электроны, для выполнения обработки информации и прочих задач. Квантовые компьютеры могут существенно повысить вычислительную мощность техники, потому что выполняют множество вычислений одновременно. Кроме того, они будут значительно безопаснее традиционных компьютеров.

    Кроме того, новая спектроскопия может привести к новому пониманию фундаментальной физики, говорит Кейтлин Мур, аспирант в области прикладной физики Колледжа литературы, науки и искусств при Мичиганском университете.

    «Свобода доступа, которую предлагает наша техника, может полностью изменить принципы характеристики атомов и молекул, а также и физики, лежащей в основе этих типов измерений», — говорит Мур.

    Чтобы продемонстрировать свою технику, ученые начали с атомов мягкого металла рубидия. В атомах рубидия только один электрон занимает наружную валентную оболочку. С помощью точно настроенного лазера ученые возбуждают этот внешний электрон достаточно, чтобы переместить его в 100 раз дальше от ядра атома. Это превратило его в так называемый атом Ридберга — гиганта, который не только обладает большим размером, но и более мощно взаимодействует. Из-за этих свойств атомы Ридберга считаются хорошими кандидатами на использование в схемах будущих квантовых компьютеров.

    Лазерная решетка

    Лазерная решетка

    Затем ученые создали решетку лазерных лучей, которая образовала своего рода картонную коробку для яиц из света. Эта решетка вызвала появление пондеромоторной силы, которая важна в этом подходе. Пондеромоторное взаимодействие присутствует во всех световых полях. Однако ученые обнаружили, что если луч лазера пульсирует с определенной частотой в течение некоторого времени, они могут использовать это поле, чтобы поймать целый атом Ридберга, вместе с его внешним электроном, и индуцировать в этом атоме настоящий квантовый скачок, который был бы запрещен с традиционной спектроскопией.

    Научный термин «квантовый скачок» означает «атомный переход», он относится к изменению квантового состояния электрона в атоме. Изменение квантового состояния — это изменение того, как много энергии или углового момента содержит электрон. Угловой момент относится к форме пути электрона вокруг ядра атома. Ученые определяют разные формы разными буквами, можете думать о них как о нотах для фортепиано.

    С обычной спектроскопией ученые могут вызвать только смещение углового момента на величину одной ноты одновременно, да и то по порядку. Они не могут перевести электрон, скажем, с пути D до G. И они не могут сбить электрон с середины пути D в другую точку пути D. В ходе такого квантового скачка орбита электрона будет сохранять свою форму, но его энергия изменится. Так что если бы форма была сферой, а состояние электрона изменилось бы в сторону большей энергии, новое состояние представляло бы уже большую сферу.

    Зачем ученым это нужно? Стимулирование одного из этих «запрещенных» изменений могло бы эффективно раскрыть обычно скрытую информацию о структуре атома. Вот на что способна пондеромоторная спектроскопия. Эта техника позволяет ученым увидеть и спровоцировать более широкий спектр поведений электрона, чем когда-либо раньше. Правила отбора обычной спектроскопии — которая настаивает на соблюдение порядка атомных переходов — просто не применяются.

    «Мы можем выбрать, с какими атомами хотим пообщаться, с пространственным разрешением, которые в тысячу раз лучше обычного, — говорит Мур. — Это может быть полезно в квантовых вычислениях».

    По большому счету, добавляет профессор физики Джордж Рейтель, эта работа дает атомным физикам новый инструмент для изучения атомов и молекул.

    Возврат к списку

     
    Текст сообщения*
    Защита от автоматических сообщений
    Загрузить изображение
     



    Важные новости

    Здоровая спина своими руками

    1. Здоровая спина своими руками

    Можете ли вы похвастаться тем, что никогда не испытывали боли в спине или шее? Если да, то вы счастливый человек, если нет – мы расскажем о том, как сохранить или вернуть здоровье позвоночнику.

    Курсанты ДВГУПС дают присягу

    2. Курсанты ДВГУПС дают присягу

    Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС) является одним из четырех университетов на Дальнем Востоке, в котором есть кафедра военной подготовки. Курсанты этого учебного заведения в соединении железнодорожных войск Восточного военного округа в Хабаровскеуже не первый год дают клятву на верность Отечеству.

    Готовимся к отпуску на море правильно

    3. Готовимся к отпуску на море правильно

    Август – месяц, который многие хабаровчане ждут с нетерпением: наконец можно выбраться на море. Чаще всего это уже давно облюбованные уголки Приморья, а кто-то отправляется и на другой конец России, на юг, или заграницу. Но и те, и другие готовятся к долгожданной поездке заранее. Что же нужно начать делать за месяц до отпуска, за две недели, за три дня? Давайте разберемся.

    Девушкам выйти замуж в 18 лет намного проще, чем в 25. Мужчины после 40 уже не хотят создавать семью.

    4. Девушкам выйти замуж в 18 лет намного проще, чем в 25. Мужчины после 40 уже не хотят создавать семью.

    О взаимоотношениях, культуре, воспитании детей мы общались с Дилшодом Маннаповым, преподавателем, учеником М.С Норбекова, который приехал в Хабаровск провести серию курсов по системе наставника. Черный пояс по УШУ спортсменам носить не обязательно. Их выделяешь по особой осанке, уверенности, пружинистой собранности и тигриной мягкости. Юмористичный, цельный, мудрый, общаться с ним легко. Мудрость аксакала черпаешь из его ответов. Вопросы задавала разные.

    Болит желудок?

    6. Болит желудок?

    Новый метод диагностики желудочно-кишечного тракта в Хабаровске

    Персональная выставка Эмико Хоримото «Message of the Universal Love» («Послание вселенской любви»)

    10. Персональная выставка Эмико Хоримото «Message of the Universal Love» («Послание вселенской любви»)

    4 июля в Гродековском музее начнет работу персональная выставка Эмико Хоримото, которая проходит в рамках четвертого Международного фестиваля детского и молодежного творчества «Дальний Восток России и АТР: океан дружбы и мечты». Э. Хоримото входит в Ассоциацию японских художников и является сопредседателем международного жюри Фестиваля. 

    Актуальные новости