Posted in | Nanomaterials

Fysiker Vänd till Radio Dial för finare Atomic Matchmaking

Published on October 20, 2009 at 6:46 PM

Undersöka mystiska data i ultrakalla gaser rubidiumatomer, forskare vid det gemensamma Quantum institutet av National Institute of Standards and Technology (NIST) har och University of Maryland och deras kollaboratörer fann att korrekt inställda radiofrekventa vågor kan påverka hur mycket atomerna attraherar eller stöter bort varandra, vilket öppnar upp nya sätt att styra sin samverkan.

I sekvens av gröna pilarna bildar ett par ultrakalla gas atomer kolliderar i korthet en molekyl, och flyger isär, i närvaro av ett yttre magnetfält (visas inte) som påverkar denna process. Genom att lägga till RF-strålning (blixtar) på rätt frekvens, kan atomerna uppleva att vara i många olika molekylära stater (röda pilar), vilket ger ännu mer omfattande och detaljerad kontroll av kollisionen. Storleken på den gula skurar ange beloppet för absorption / emission av radiofrekvent strålning. Credit: Eite Tiesinga, NIST / JQI

Som författarna * i ett kommande nummer av Physical Review A, kunde radiofrekvent (RF) strålning fungera som en andra "ratten", utöver de mer traditionellt använda magnetiska fält, för att kontrollera hur atomerna i en ultrakalla gas interagerar . Precis som det är lättare att förbättra mottagningen på ett hem radio av både elektroniskt tuning frekvens på mottagaren och mekaniskt flytta antennen, med två oberoende rattar för att påverka interaktionerna i atomära gaser kunde producera rikare och mer exotiska arrangemang av ultrakalla atomer än någonsin tidigare.

Tidigare experiment med ultrakalla gaser, inklusive skapandet av Bose-Einstein kondensat, har kontrollerat atomer med hjälp av en enda knopp-traditionellt, magnetiska fält. Dessa fält kan finjustera atomer att interagera starkt eller svagt med sina grannar, par upp i molekyler, eller ens byta om samspelet mellan attraktiv för motbjudande. Lägga till en andra kontroll gör det möjligt att självständigt ställa samspelet mellan atomer i olika tillstånd eller ens mellan olika typer av atomer. Sådana större kontroll kan leda till ännu mer exotiska tillstånd av materia. En andra knopp, till exempel, kan göra det enklare att skapa en konstig tre-atom överenskommelse, den sk en Efimov tillstånd, varvid två neutrala atomer som normalt inte samverkar starkt med varandra gå samman med en tredje atom under rätt förhållanden.

Under många år hade forskarna hoppats att använda RF-strålning som en andra ratt för atomer, men begränsas av den höga effekt. Den nya arbete visar att, i närheten av magnetfält värden som har stor effekt på samverkan, är betydligt mindre RF-effekt som krävs, och användbar kontroll är möjlig.

I det nya arbetet undersökte JQI / NIST laget spännande experimentella data fångade rubidiumatomer som den grupp av David Hall vid Amherst College i Massachusetts. Dessa data visade att radiofrekvent strålning var en viktig faktor att stämma den atomära kollisioner. Att förklara komplicerade sätt på vilket kollisioner varierade med RF-frekvens och magnetfält, som utvecklats NIST teoretiker Thomas Hanna en enkel modell av den experimentella arrangemang. Modellen rekonstruerade energi landskap rubidiumatomer och förklarade hur radiofrekvent strålning var ändra atomernas växelverkan med varandra. Förutom att ge en färdplan för rubidium kan detta förenklat teoretisk ansats visar hur man använder RF att kontrollera ultrakalla gaser som består av andra atomära beståndsdelar, säger Hanna.

* AM Kaufman, RP Anderson, TM Hanna, E. Tiesinga, PS Julienne, och DS Hall, Radiofrekvent klä av flera Feshbach resonanser, ska visas i Physical Review A.

Last Update: 10. October 2011 01:37

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit