نانوذره‌ی معلق، کوانتومی می‌شود

نانوذره‌ی معلق، کوانتومی می‌شود

نانوکره‌ی به طور نوری معلق، نشانه‌‌ی حالت پایه‌ی کوانتومی حرکت را نشان می‌دهد.

یک سنگ مرمر را که درون یک کاسه می چرخد ​​تصور کنید. حرکت سنگ مرمر، دمای مرکز جرم آن را نشان می‌دهد؛ کمیتی که جدا از دمای فیزیکی شی است. حالا سنگ مرمر را با یک نانوکره‌‌ی معلق؛ و کاسه را با یک دام نوری جایگزین کنید؛ این آزمایشی است که توسط محققان ETH زوریخ برای کاهش دمای مرکز جرم نانوذره‌ی معلق تا نزدیک حالت پایه‌اش، استفاده شده است. این اثر آزمایشگاهی که نشان داد نانوکره به قلمروی کوانتومی وارد شده، تاکنون فقط در سیستم‌های به لحاظ مکانیکی لَخت و جفت‌شده با کاواک‌های نوری مشاهد شده بود.

محققان برای سردسازی این نانوذره‌، یک کره‌ی سیلیس ۱۳۶ نانومتری را در یک پتانسیل کاسه‌مانند از یک پرتوی لیزر متمرکز، به دام انداختند. حرکت مرکز جرم نانوذره،‌ حین چرخش در میدان لیزر، منجر به جابه‌جایی فرکانس در فوتون‌هایی شد که به عقب راند. محققان از این اطلاعات برای کنترل ولتاژی که در طول دام اعمال کرده بودند، استفاده نمودند. این ولتاژ،‌ منجر به ایجاد نیروهای الکتروستاتیکی شد که حرکت نانوذره را در لحظه، آهسته کردند.

محققان با مطالعه‌ی فرکانس‌ فوتون‌های به عقب برگشته، دریافتند که تعداد فوتون‌هایی که به فرکانس‌های پایین‌تر برگشتند، بیشتر از تعداد آن‌هایی است که به فرکانس‌های بالاتر جابه‌جا شدند. این عدم تقارن به دلیل آن ایجاد شد که رویدادهای پراکندگی کمتری، انرژی را از نانوذره به فوتون‌های منعکس‌شده منتقل کردند. ناتوانایی نسبی نانوذره برای تابش انرژی، حاکی از سردشدن آن تا نزدیک حالت پایه‌اش است.

این دستاورد، حوزه‌ی تحقیقاتی جدیدی که محققان، آن را اپتومکانیک کوانتومی معلق نامیدند، باز می‌کند. محققان امیدوارند با عمیق‌تر شدن در قلمروی مکانیک کوانتومی و گسترش آزمایش‌ها به اشیای بزرگ‌تر، بتوانند حدهای مکانیک کوانتومی را آزمایش کرده و مکانیسم‌هایی که باعث ظهور دنیای کلاسیکی از دینامیک‌های‌ کوانتومی اجزای میکروسکوپی‌اش می‌شوند را بررسی می‌نمایند.


منبع: physics.aps.org
كلمات كليدي :
نانوذره معلق
 
امتیاز دهی
 
 

login