Priljubljene Objave

Izbira Urednika - 2019

Izvirna metoda hladilnih ionov bi lahko imela nove in zanimive uporabe

Anonim

Pri raziskovanju atomov se znanstveniki soočajo z izzivom: pri sobni temperaturi imajo posamezni atomi v plinu kinetično energijo in letijo okoli velikih hitrosti. Temperatura je v bistvu relativno gibanje med atomi; zato je cilj, da imajo atomi majhne relativne hitrosti, ki jih zamrznejo do izjemno nizkih temperatur. Skupina na Inštitutu za znanosti Weizmann je zdaj razvila novo univerzalno metodo za hlajenje iona.

oglas


Ioni, atomi z električnimi nabojem, se danes v pasti hladijo z električnimi in magnetnimi polji, nato pa se ohladijo z laserji. Nova metoda, ki so jo razvili znanstveni delavci dr. Oded Heber in dr. Michael Rappaport ter doktorski doktor Dr. Reetesh Kumar Gangwar in dr. Koushik Saha v laboratoriju prof. Danielja Zajfmana iz oddelka za fiziko in astrofiziko delcev Weizmann Inštitut za znanost, ne potrebuje laserja.

V preteklosti so prof. Zajfman in njegova skupina ustvarili izboljšano različico ionske past, imenovane elektrostatični lovilni ionski snop - aparat za shranjevanje ionov, ki je bil veliko manjši od standardnih ionskih skladiščnih obročev, ki so zelo veliki in draga. V elektrostatičnem pastu se ionske molekule nihajo, ko letijo s hitrostmi do 10.000 km / h - in te se ohladijo znotraj pasti. Sistemi, kot je ta, lahko v laboratoriju ponovno ustvarijo redko materijo, ki obstaja v medzvezdnem prostoru.

Ko skupine ionov nihajo v pastu pri teh visokih hitrostih, obstaja naravna porazdelitev frekvenc. Na tej stopnji imajo znanstveniki metodo, v kateri se "variabilna periodična impulzna napetost" uporablja za ločevanje najhladnejših ionov v tej distribuciji, ki pospešujejo le te. Z nadaljnjo uporabo napetosti lahko raziskovalci na koncu konča z zelo najhladnejšimi ioni. "Ta proces, " pravi Heber, "ni toliko ohlajanje kot" filtriranje "ali sortiranje ionov glede na temperature, ki so jih dosegli."

V zadnjih poskusih pa je skupina uglaševala past, tako da se gostota ionov v pastu elektrostatičnega ionskega snopa poveča 1.000-krat na robovih. Povečanje gostote seveda poveča pojavnost trkov med ioni v gredi in posledica tega je, da se energija razdeli med ione. Znanstveniki so ugotovili, da je prišlo do okrepljene povezave med položajem ionov znotraj skupine in njeno kinetično energijo. Najhladnejši ioni so bili v središču. Dejansko je bila energija - ali temperatura - prenesena na ione na robovih, kar je pri pospešenem šopu proizvajalo bolj izredno hladne ione. "Ta presenetljiv proces, " pravi Heber, "že preizkuša resnično hlajenje."

V nedavno objavljenem časopisu Physical Review Letters skupina opisuje vrsto eksperimentov, pri katerih so ioni dosegli temperature približno desetine stopinj nad absolutno ničlo. Raziskovalci trenutno izvajajo nadaljnje eksperimente za natančno nastavitev sistema in še nižje ionske temperature.

Heber pravi, da je nova metoda pomembna, ker proces hlajenja ni odvisen od vrste ali teže ionov. Tako se lahko na primer uporabi za raziskovanje lastnosti velikih bioloških molekul ali nanodelcev.

oglas



Story Source:

Materiali, ki jih zagotavlja Weizmann Institute of Science . Opomba: Vsebino lahko uredite za slog in dolžino.


Referenčni opis revije :

  1. R. K. Gangwar, K. Saha, O. Heber, M. L. Rappaport, D. Zajfman. Avtoresonančno hlajenje ionov v elektrostatični ionski sondi . Pisna poročila o fiziki, 2017; 119 (10) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.119.103202