【原子干擾一次一個】

明道

【原子干擾一次一個】

 

 

如何運用眼線改變單個原子

在美國的物理學家說，他們是第一次直接觀察到單個原子的距離遠遠大於原子的相干長度干擾。

實驗涉及利用光學鑷子和一個“反彈”的原子沿著兩條不同的路徑，以滿足後約1毫秒的激光脈衝序列。

該小組說，如果可以提高實驗的精度，它可以提供新的信息，可能存在的非牛頓引力微米的距離。

研究人員說，這項技術也可以被用於研究一個原子和一個導電表面之間產生微小的力量，被稱為“卡西米爾 - 波爾德效應”。

在陌生的世界，量子力學，原子可以存在於兩個或兩個以上的軌跡疊加，直到測量其位置或動量。

此屬性在物質波干涉儀，可以利用，據此 - 儘管這聽起來可能奇怪 - 一個單一的原子探測器可以同時採用兩種不同的路徑。

原子上的力量將導致在兩個路徑之間的相對相移，導致創建兩個路徑的干涉圖案的轉變。

這樣的實驗已經進行了使用前的原子的大合奏，從而有效地創建脈衝沿每條路徑的原子。

原子，然後創建一個干涉圖樣的探測器，它可以測量和用於推斷萬有引力常數或尋找牛頓的萬有引力理論偏離。

然而，到現在為止，它已經不是一直未能僅發送單個原子通過儀器進行物質波干涉，因為大多數脈衝干涉實驗依靠高原子序數吞吐量增強信號探測器，因此在缺乏確定性控制單原子電平。

控制單個原子

新的單原子物質波技術已經由L，亞倫保羅Parazzoli罕和格蘭特·比德爾曼在新墨西哥州的桑迪亞國家實驗室開發的。

不同於早期的實驗中，各原子的開始和結束的行程中在光鑷 - 激光光線被聚焦到一個小的區域，在該區域中的原子持有他們的技術。

庫普巴研究人員使用雲被困的超冷銫原子冷卻到4.2μK使用激光和磁場的組合。

然後，他們創造了光鑷中的氣體，可容納之前，只有一個原子的原子發射的激光脈衝，把它放在一個特定的量子態。

光鑷，然後關掉，讓原子進入自由落體。

踢向上和向下

的原子，然後進行相隔500微秒的光脈衝序列。

第一個脈衝使原子成兩個國家 - 一個已經收到了光子向上踢，導致它上升，一個是下降的疊加，因為它已經收到沒有踢。

第二個脈衝，然後要么敲上升向下原子或踢下降原子向上 - 其結果是兩個軌跡將合併在一個點在時間500微秒後的第三個激光脈衝使他們的路徑重疊。當國家合併，鑷子切換回並測量原子的量子態。

的整個過程，然後重複數百次，以確定這兩個路徑，因此原子上的重力之間的相移在一個水平3×10 -27  N。

Parazzoli，罕王和比德爾曼能夠看到清晰的干涉圖案出現時，脈衝激光器的相對相位調整，純度標記單個原子自干擾現象。

在他們的實驗中，兩個原子態之間的分離是一樣大的3.5μm，是大於所使用的原子的相干長度的200倍以上。

其結果是，團隊聲稱，它是第一個示範的“自由空間”單原子干涉 - 指的是一個事實，即原子是未綁定的，允許其狀態在空間分離與自由空間。

“的確涼”

保羅·漢密爾頓大學，加州大學伯克利分校，誰沒有參與這項工作，告訴physicsworld.com，桑迪亞國家實驗室的研究人員展示完整的干涉，並顯示一個非常令人印象深刻的長期穩定。

他還呼籲一個很酷的單原子干涉”的教科書示範實驗。

由於該技術採用一次一個原子，桑迪亞國家實驗室的研究小組認為，它可以被用來製造極其本地化非常接近表面的力量，如卡西米爾 - 波爾德力之間發生的一個原子和一個導電表面測量。

喜歡更熟悉的卡西米爾力，這股力量從真空零點能產生微米和納米尺寸的機械設備的設計和操作具有重要意義。

該小組還聲稱，如果該技術的靈敏度，可以提高兩個數量級，它可以用來放置新的限制，在微米尺度的非牛頓重力理論。事實上，如果發現重力不被牛頓在如此微小的距離，它可以提供重要線索如何引力理論與粒子物理學的標準模型，可以統一。

絕對校準檢測平方反比定律在微米尺度的偏離將是非常有用的一個特點，在其他情況下，這種類型的干涉，說：Parazzoli。

這項研究是描述在arXiv預印本。

作者簡介

麥約翰斯頓是physicsworld.com主編

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/aug/06/physicists-unveil-plans-for-lep3-collider-at-cern