«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*
    Загрузить изображение
     



    Важные новости

    Знаменитый Хабаровский шеф-повар Дмитрий Сапунов, рассказал Maxmedia про закулисье  ресторанов, про современных поваров и об особенностях лидерства на кухне.

    1. Знаменитый Хабаровский шеф-повар Дмитрий Сапунов, рассказал Maxmedia про закулисье ресторанов, про современных поваров и об особенностях лидерства на кухне.

    2017 г. принес Хабаровску целую вереницу кулинарных мероприятий. Фестиваль «Битва барбекю», «Hungry town», «Губернаторская уха», «Международный гастрономический форум» и все это всего за полгода. Телевидение пестрит различными кулинарными шоу как отечественного, так и зарубежного происхождения, их рейтинги зашкаливают, интерес среди аудитории растет и, конечно, зрители делятся на тек, кто верит тому что видит и тех, кто сомневаются, предполагая что все ситуации – постановка и с реальностью имеют мало общего.



    Реклама на транспорте на пике популярности

    7. Реклама на транспорте на пике популярности

    Транспортное средство – это не только удобный и способ передвижения, но и эффективный способ рекламирования различных мероприятий и товаров. Машина – такси или маршрутный автобус находятся в постоянном движении и за день успевают повстречаться с большим количеством людей. Благодаря этому фактору, с содержанием рекламной акции знакомится большое количество потенциальных клиентов.



    6 трендов вечерней моды - 2017 из бутика Kupivip

    8. 6 трендов вечерней моды - 2017 из бутика Kupivip

    Какой наряд выбрать сложнее — повседневный или праздничный? Казалось бы, чего мудрить, выбирайте лучшее платье из шкафа и все. Но нет, оказывается, здесь обнаруживается масса условностей и тонкостей. И разобраться в них можно, лишь если тщательно проштудировать несколько модных обзоров. Вот несколько советов от консультантов магазина Kupivip, которые помогут вам одеться на торжество или вечеринку и не выглядеть при этом как «прошлый век»


    Главное – безопасность

    10. Главное – безопасность

    Состояние детских площадок на придомовых территориях проверили во время совместного рейда уполномоченный по правам ребенка в Хабаровском крае Виктория Трегубенко, депутат Законодательной Думы Хабаровского края Елена Ларионова, члены Общественной палаты Хабаровского края.


    Актуальные новости