Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

Метод Соединения Закрутк-Орбиты Научных Работников JQI Имеет Потенциальные Применения в Вычислять Кванта

Published on March 4, 2011 at 4:15 AM

Физики на Совместном Институте Кванта (JQI), сотрудничестве Национального института стандартов и технологий (NIST) и Университете Парка Мэриленд-Коллежа, имеют для the first time причинено газ атомов для того чтобы показать важное явление суммы известное как соединение закрутк-орбиты.

Их метод раскрывает новые возможности для физики изучать и более лучшее вникания основной и имеет потенциальные применения к вычислять суммы, приборам «spintronics» следующего поколени и даже «atomtronic» построенным приборам от ultracold атомов.

В ultracold газе почти 200.000 атомов rubidium-87 (показанных как большие горбы) атомы могут занять один из 2 энергетических уровней (представленных как красно и голубо); лазеры после этого соединяют совместно эти уровни как функция движение атомов'. Вначале атомы в красных и голубых энергетических состояниях занимают такую же зону (Смешанный Участок), тогда на более высоких прочностях лазера, они отделяются в различные зоны (Отделенный Участок).

В демонстрации исследователей соединения закрутк-орбиты, 2 лазера позволяют движению атома слегка ударить его между парой энергетических состояний. Новая работа, опубликованная в Природе, демонстрирует это влияние для the first time внутри бозонов, которые составляют один из 2 главных типов частиц. Такой же метод смог быть прикладной к фермионам, другому главному типу частиц, согласно исследователям. Специальные свойства фермионов сделали бы ими идеал для изучать новые виды взаимодействий между 2 частиц-для примера тем ведение к романной сверхпроводимости «p-волны», которая может включить длинн-изыскиваемую форму вычислять суммы известную как топологическое вычисление суммы.

В непредвиденном развитии, команда также открыла что доработанные лазеры как атомы взаимодействовали друг с другом и причиняли атомы в одном энергетическом состоянии отделить в космосе от атомов в другом энергетическом состоянии.

Одно из самых важных явлений в физике суммы, соединение закрутк-орбиты описывает взаимодействие которое может произойти между свойствами частицы внутренними и своими внешними свойствами. В атомах, оно обычно описывает взаимодействия которые только происходят внутри атом: как орбита электрона вокруг сердечника атома (ядра) влияет на ориентацию электрона внутреннего адвокатское сословие-магнит-как «закрутка.» В материалах полупроводника как арсенид галлия, соединение закрутк-орбиты взаимодействие между закруткой электрона и своим линейным движением в материале.

«соединение Закрутк-Орбиты часто плохая вещь,» сказал Ян Spielman JQI, старший автор бумаги. «Исследователя делают «spintronic» приборы из арсенида галлия, и если вы подготовляли закрутку в некоторой пожеланной ориентации, то, последняя вещь вы хотели бы его сделать слегка ударить к некоторой другой закрутке когда оно двинет.»

«Но с точки зрения основной физики, соединения закрутк-орбиты действительно интересна,» он сказал. «Оно что управляет этими новыми видами вызванных материалов «топологическими изоляторами. «»

Одна из самых горячих тем в физике теперь, топологические изоляторы специальные материалы в которых положение все: способность электронов пропустить быть в зависимости от где они расположены внутри материал. Большинств зоны такого материала изолируют, и электрический ток не пропускает свободно. Но в плоском, плоском топологическом изоляторе, течении смогите пропустить свободно вдоль края в одном направлении для одного типа закрутки, и противоположного направления для противоположного вида закрутки. В 3-D топологических изоляторах, электроны пропустили бы свободно на поверхности только были бы заблокированы внутри материала. Пока исследователя делали более высокие и более высокомарочные версии этого специального типа материала в твердых телах, соединение закрутк-орбиты в поглощенных ultracold газах атомов смогло помочь осуществить топологические изоляторы в их чисто, большинств древнюю форму, как газы свободно атомов примеси и других сложностей твердых материалов.

Обычно, атомы не показывают такой же вид соединения закрутк-орбиты какой электроны показывают в кристаллах арсенида галлия. Пока каждый индивидуальный атом имеет свое собственное соединение закрутк-орбиты пойти дальше между своими внутренними компонентами (электроны и ядро), движение атома общее вообще не повлияно на своим внутренним энергетическим состоянием.

Но исследователя могли изменить то. В их эксперименте, исследователя поглотили и охладили газ около 200.000 атомов rubidium-87 вниз до 100 nanokelvins, 3 миллиарда времена холодно чем комнатная температура. Исследователя выбрали пару энергетических состояний, аналогичную к положениям «закрутки-вверх» и «закрутки-вниз» в электроне, от доступных уровней энергии атома. Атом смог занять то из этих положений «pseudospin». После Этого исследователя посветили паре лазеров на атомах для того чтобы изменить отношение между энергией атома и своим моментом (своей массовой скоростью времен), и поэтому своим движением. Это создало соединение закрутк-орбиты в атоме: moving атом слегка ударенный между свои 2 «закрутка» заявляет на тарифе который зависел на своей скорости.

«Это демонстрирует что идея использования лазерного луча для того чтобы создать соединение закрутк-орбиты в атомах работает. Это все мы рассчитывали увидеть,» Spielman сказало. «Только что-то еще действительно слученные опрятные.»

Они повернули вверх по интенсивности их лазеров, и атомы одного положения закрутки начали отталкивать атомами в другом положении закрутки, причиняя их отделить.

«Мы изменили фундаментально как эти атомы взаимодействовали с одним другое,» Spielman сказали. «Мы не предвидели то и не получали удачливейшими.»

Атомы рубидия в эксперименте по исследователей были бозонами, общительными частицами которые могут вся толпа в такой же космос даже если они обладает идентичными значениями в их свойствах включая закрутку. Но вычисления Spielman показывают что они смогли также создать это такое же влияние в ultracold газах фермионов. Фермионы, более противообщественный тип атомов, не могут занять такой же космос когда они в идентичном положении. И сравнено к другим методам для создавать новые взаимодействия между фермионами, положения закрутки были бы легке для того чтобы контролировать и более длиной жили бы.

Закрутк-орбит-соединенный газ Ферми смог взаимодействовать с собой потому что лазеры эффектно разделили каждый атом в 2 определенных компонента, каждое с своим собственным положением закрутки, и 2 таких атома с различными скоростями смогли после этого взаимодействовать и спаривать вверх с одним другим. Этот вид спаривать открытые поднимающие вверх возможности, Spielman сказало, для изучать романные формы сверхпроводимости, в частности сверхпроводимость «p-волны», в которой 2 спарили атомы имеет сумм-механически участок тот быть в зависимости от их относительная ориентация. Такие superconductors p-волны могут включить форму вычислять суммы известную как топологическое вычисление суммы.

Источник: http://www.nist.gov/

Last Update: 12. January 2012 19:01

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