(Phys.org)—Een team van onderzoekers van de Vrije Universiteit Amsterdam heeft gebouwd, Voor de eerste keer, een moleculaire fontein. De groep heeft een paper gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven beschrijven hoe ze de fontein hebben gemaakt, hoe het werkt en hun ideeën over hoe het kan worden gebruikt om fysische constanten nauwkeuriger te meten.

Wetenschappers ontwikkelden atomaire fonteinen in de jaren tachtig en sindsdien zijn ze toegepast op een groot aantal toepassingen, het meest bekende voorbeeld is waarschijnlijk de atoomklok. Het doel van een atomaire fontein is om de kenmerken van atomen die met relatief lage snelheden bewegen te kunnen meten. De vertraagde snelheden zijn te wijten aan de manier waarop de fontein werkt - atomen worden afgekoeld tot een zeer lage temperatuur en worden vervolgens omhoog geschoten waar ze uiteindelijk vertragen, stoppen en beginnen te vallen als gevolg van de zwaartekracht. Een atoomklok werkt door de interne toestand van een atoom in te stellen voordat het omhoog wordt geschoten en vervolgens de minieme verandering in zijn interne toestand te noteren wanneer het weer naar beneden komt. Wetenschappers zouden graag toegang willen hebben tot een soortgelijke fontein die op moleculair niveau werkt, omdat ze denken dat het kan worden gebruikt om fysische constanten nauwkeuriger te meten, wat op zijn beurt zou kunnen helpen bij het streng testen van het standaardmodel. Helaas, tot nu, dat was niet mogelijk vanwege de moeilijkheid om moleculen af ​​te koelen zonder ze uit te spreiden. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben dat probleem overwonnen.

Om de moleculaire fontein te creëren, de onderzoekers koelden ammoniakmoleculen door twee eerdere technieken te combineren en toe te passen op een moleculaire bundel. De eerste betrof het aanbrengen van spanningen op een snel schakelende manier om energie uit de bundel te verwijderen. De tweede betrof het toepassen van hoogspanning die soepel werd gevarieerd om het potentieel van de straal en de snelheid ervan voortdurend te vertragen. Toen de moleculen eenmaal in een val waren vertraagd, ze werden zodanig naar boven geschoten dat ze veranderingen in snelheid en positie ondergingen. Ze werden vervolgens geïoniseerd door een laser en gemeten door een detectorschijf.

Het apparaat kan nog geen fysieke constante metingen bieden, echter, omdat het slechts één molecuul kan detecteren voor elke vijf herhalingen van de fonteinontploffing, wat neerkomt op minder dan één detectie per seconde. Dit betekent dat het veel tijd kost om voldoende informatie van een enkele fontein te verzamelen om echte metingen te doen. Gelukkig, omdat meer herhalingen extra gegevens zullen opleveren, wat suggereert dat zeer nauwkeurige metingen in de nabije toekomst zeker zullen komen.

© 2017 Fys.org