încărcați-l: atomi neutri făcuți să acționeze ca particule încărcate electric

ilustrație care arată un câmp electric sintetic într-un gaz ultracold de câteva sute de mii de atomi de rubidiu (BEC) imersați într-un câmp magnetic constant
cercetătorii creează un câmp electric sintetic (e*) într-un gaz ultracold de câteva sute de mii de atomi de rubidiu (bec) cufundat într-un câmp magnetic constant (B0). Folosind lasere (săgeți roșii), echipa modifică relația energie-impuls a atomilor, ceea ce face ca atomii să se miște într—un mod identic fizic—și echivalent matematic-cu modul în care o particulă încărcată s-ar mișca într-un câmp electric.
Credit: NIST

completând povestea pe care au început-o prin crearea de câmpuri magnetice sintetice,* oamenii de știință de la Joint Quantum Institute (JQI), o colaborare a Institutului Național de standarde și Tehnologie (NIST) și Universitatea din Maryland, au făcut acum atomii să acționeze ca și cum ar fi particule încărcate accelerate de câmpurile electrice.

raportate în revista Nature Physics,** aceste câmpuri electrice sintetice fac ca fiecare atom dintr-un gaz să acționeze individual, ca și cum ar fi o particulă încărcată, dar colectiv rămân particule neutre, neîncărcate. Această dublă personalitate va ajuta cercetătorii să simuleze și să studieze fenomenele electrice fundamentale și poate duce la o înțelegere mai profundă a fenomenelor exotice care implică particule încărcate, cum ar fi superconductivitatea, fluxul de energie electrică fără rezistență sau efectul cuantic Hall, utilizat de NIST pentru a crea un standard de rezistență electrică.unele aspecte ale electricității sunt dificil de studiat deoarece, deși particulele încărcate opus sunt atrase una de cealaltă, particulele încărcate similar sunt respinse una de cealaltă. Pentru a evita acest lucru, fizicianul NIST Ian Spielman și colegii săi și—au dat seama că ar putea face atomii, care sunt de obicei neutri din punct de vedere electric, să acționeze ca și cum ar fi particule încărcate într-un câmp electric-extinzând metoda lor anterioară de a face atomii neutri să acționeze ca particule încărcate într-un câmp magnetic.

cercetătorii își creează câmpul electric sintetic într-un gaz ultracold de câteva sute de mii de atomi de rubidiu. Folosind lasere, echipa modifică relația energie – impuls a atomilor. Acest lucru a avut ca efect transferul unui pic de impuls al laserelor către atomi, determinându-i să se miște. Forța fiecărui atom este identică din punct de vedere fizic—și echivalentă din punct de vedere matematic—cu ceea ce ar simți o particulă încărcată într-un câmp electric.deci, în timp ce atomii neutri experimentează fiecare forța acestui câmp electric sintetic individual, ei nu se resping reciproc, așa cum ar face particulele încărcate într-un câmp electric obișnuit. Acest lucru este similar cu un grup experimentat de dansatori care urmează toate mișcările instructorului lor fără a se împiedica unul pe celălalt.potrivit lui Spielman, această lucrare ar putea permite oamenilor de știință să studieze efectul Hall, un fenomen în care un câmp electromagnetic poate determina particulele încărcate care călătoresc printr-un conductor să experimenteze o forță laterală, care nu a fost încă observată în sistemele atomice reci. Lucrarea poate facilita, de asemenea, măsurători ale echivalenților atomici ai mărimilor electrice, cum ar fi rezistența și inductanța. Pentru atomii neutri din câmpurile electrice sintetice, inductanța este o măsură a energiei care este stocată ca urmare a mișcării atomilor, iar rezistența este o măsură a disipării sau a pierderii de energie din sistem. Măsurarea acestor cantități ar putea oferi informații despre proprietățile particulelor încărcate în sisteme analoage, inclusiv supraconductori.

* vezi „cercetătorii JQI creează” câmpuri magnetice sintetice „pentru atomii neutri”, Dec. 15, 2009.

** Y-J. Lin, R. L. Compton, K. Jim-Garcia, W. D. Phillips, J. V. Porto și I. B. Spielman, o forță electrică sintetică care acționează asupra atomilor neutri, fizica naturii. Publicat online 20 martie 2011.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.