Znanstveniki s prelomnim eksperimentom redefinirali kvantne možnosti
Znanstveniki z Inštituta za kvantne tehnologije pri Nemškem vesoljskem centru in Univerze na Dunaju so izvedli izjemen atomski eksperiment, ki odpira povsem nove možnosti v kvantni fiziki. Opazovali so “upogibanje” atomov z uporabo kristalne rešetke, kar so doslej šteli za nemogoče zaradi potrebnih visokih energij. Ekipa je uporabila atomsko tanko grafensko ploščo, ki je po 100 urah obsevanja iz atomskega žarka ostala nepoškodovana, kar je omogočilo difrakcijo atomov, navaja Popular Mechanics. Ta uspeh prinaša nova spoznanja za razvoj občutljivejših interferometrov, ki bi lahko prispevali k raziskovanju največjih skrivnosti vesolja.
Grafen kot ključni element eksperimenta
Eksperiment je temeljil na uporabi grafena, enoslojne plasti ogljikovih atomov, ki je znana po svojih izjemnih elektronskih in mehanskih lastnostih. Kot so zapisali avtorji študije, je grafen idealen material za delovanje kot rešetka, saj kljubuje visokoenergijskemu obsevanju brez poškodb. Med preizkusom so znanstveniki difraktirali visokoenergijske vodikove in helijeve atome skozi grafensko ploščo in opazili značilne vzorce obročev, ki potrjujejo atomsko difrakcijo.
Do sedaj so atomski interferometri uporabljali nanomehanske membrane, vendar bi uporaba kristalnih rešetk, kot je grafen, lahko znatno povečala njihovo občutljivost. Občutljivost interferometrov je odvisna od prenosa zagona med rešetko in valovanjem snovi, velikost obstoječih mrežnih obdobij pa je omejena na 100 nanometrov. Demonstracija difrakcije atomov skozi kristalno mrežo odpira možnosti za razvoj novih kvantnih senzorjev, ki bi lahko omogočili odkrivanje subtilnih pojavov v vesolju, vključno z gravitacijskimi valovi.
Odmev preteklosti in potencial prihodnosti
Eksperiment ima korenine v odkritjih iz leta 1927, ko je fizik George Paget Thomson prvič opazoval uklon elektronov pri prehodu skozi kristalno mrežo. Njegovo delo je pripeljalo do razvoja elektronskih mikroskopov, za kar je prejel Nobelovo nagrado. Podobno bi lahko uporaba grafenskih kristalnih rešetk revolucionirala področje atomskih interferometrov. Po mnenju raziskovalcev bi hitro premikajoči se atomi omogočili razvoj večdimenzionalnih interferometrov, ki bi bili občutljivejši za odkrivanje gravitacijskih valov, kot so tisti, ki jih je leta 2015 prvič zaznal observatorij LIGO.
Ta preboj bi lahko omogočil tudi odkrivanje različnih vrst gravitacijskih valov, vključno s tistimi, ki bi jih morda ustvarile napredne nezemeljske civilizacije. Poleg tega bi uporaba grafena kot rešetke omogočila izdelavo lažjih in bolj robustnih instrumentov za raziskovanje vesolja. Avtorji študije poudarjajo, da bi združevanje kristalnih transmisijskih rešetk z interferometri lahko ustvarilo novo generacijo kvantnih senzorjev, ki bi imeli širok spekter uporabnosti v znanosti in tehnologiji.
Portal24; Foto: Pixabay/Geralt