Een team van onderzoekers van de Universiteit van Melbourne is er voor het eerst in geslaagd een enkele kwantumspin in een snel roterend object te meten. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , de groep beschrijft hoe ze de moeilijke prestatie hebben geleverd en manieren waarop hun bevindingen kunnen worden toegepast.

in de natuurkunde, spin wordt gedefinieerd als het gekwantiseerde intrinsieke impulsmoment van een deeltje - het is niet gerelateerd aan de fysieke spin van het deeltje. Maar in het eerdere werk, natuurkundigen hebben getheoretiseerd dat het fysiek draaien van een deeltje een verandering in zijn spintoestand zou moeten forceren. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben die theorie bewezen door een ingewikkeld experiment uit te voeren.

Om te testen of het draaien van een deeltje zijn spin verandert, moesten twee belangrijke hindernissen worden overwonnen:hoe ervoor te zorgen dat eventuele veranderingen in spin te wijten waren aan het deeltje dat wordt rondgedraaid versus andere omgevingsfactoren, en hoe de spin te meten van een deeltje dat fysiek ronddraait.

De oefening omvatte het eerst monteren van een dun plakje van een speciaal soort diamant met stikstofvacatures (NV's) op een basis die kon worden rondgedraaid op 200, 000 tpm. NV's zijn voorbeelden van stikstofatomen in het koolstofrooster naast een vacature. In dergelijke gevallen, een atoom blijft ongepaard, wat betekent dat het interageert met andere atomen eromheen, wat resulteert in een geïsoleerde spin. Met de testdiamant, de NV's waren schaars, waardoor het mogelijk is om de spintoestand geïsoleerd te testen.

Om een ​​bepaalde NV te bestuderen zoals het werd gesponnen, de onderzoekers pasten verschillende soorten licht toe:een groene lichtpuls bracht de spin in een lagere energietoestand en vervolgens werd een microgolfpuls op het deeltje afgevuurd. Door de uitgezonden fluorescentie te meten, het team kon bevestigen dat de spin was veranderd door de rotatie van de diamant, bewijzen dat de theorie klopt.

Wetenschappers hebben gewacht tot de theorie bewezen is, omdat het fenomeen zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van apparaten voor het detecteren van rotatie op zeer kleine schaal, zoals in cellen of biologische vloeistoffen.

© 2020 Wetenschap X Netwerk