Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Een nieuw eenvoudig schema voor atoominterferometrie

De opstelling van het team bestaat uit twee parallelle nanogestructureerde platen die driemaal een invallende materiebundel reflecteren. Credit:Het Europese fysieke tijdschrift D (2024). DOI:10.1140/epjd/s10053-024-00829-3

Atoominterferometers zijn apparaten die de golfkarakteristieken van materie gebruiken om de fase tussen atomaire materiegolven te meten om paden te scheiden om zeer nauwkeurige metingen uit te voeren van elementen uit de natuurkunde, zoals zwaartekracht- en magnetische velden.



Atoominterferometers hebben ook hun weg gevonden naar de industrie en worden gebruikt bij geologisch onderzoek, de exploratie van mineralen, monitoring van het milieu en voor de ontwikkeling van nauwkeurige atoomklokken.

Atoominterferometers controleren gewoonlijk materiegolven en vooral de deeltjessnelheid met behulp van lasers. De groei van de toepassing van atoominterferometers is dus sterk verbonden met de ontwikkeling van geavanceerde lasersystemen, waarbij veel huidige modellen gebaseerd zijn op de constructie van roosters gemaakt van laserstralen.

Dat betekent dat een probleem met deze systemen het feit is dat ze afhankelijk zijn van de efficiënte werking van ingewikkelde lasersystemen. Hoewel deze methode een lovenswaardige nauwkeurigheid heeft bereikt, faalt deze enigszins als het gaat om kortere golflengten.

In een nieuw artikel gepubliceerd in The European Physical Journal D beschrijven de auteurs Johannes Fiedler en Bodil Holst, van de Universiteit van Bergen, Noorwegen, de ontwikkeling van een monochromatorschema met continue bundel dat in staat is om enorm hoge snelheidszuivering te bereiken op basis van atoomoppervlakdiffractie in plaats van het gebruik van lasers. P>

Het door de auteurs voorgestelde schema vereenvoudigt de toepassing bij de constructie van atoominterferometers door de vrijheidsgraden terug te brengen tot slechts één hoek.

Het door het duo voorgestelde systeem is gebaseerd op reflectie-atoominterferometrie, maakt het mogelijk om vooraf de snelheden te selecteren waarmee de materiebundel beweegt, en maakt het mogelijk het schema af te stemmen op een specifieke configuratie, terwijl het nog steeds mogelijk is om atoombundels met hoge snelheidsverhoudingen over een heel gebied te leveren. bereik van snelheden.

De materiebundel wordt door een gaatje gestuurd dat ervoor zorgt dat deeltjes met een snelheid buiten een bepaald bereik worden geblokkeerd. Door middel van drie reflecties wordt de snelheidsafhankelijke spreiding van deze bundel vergroot, wat mogelijk wordt gemaakt door ervoor te zorgen dat de reflecterende oppervlakken niet ten opzichte van elkaar bewegen.

Het door het team gepresenteerde schema wordt momenteel gebruikt voor een heliumbundel die waterstof-gepassiveerd silicium verstrooit, maar de auteurs zeggen dat het voorgestelde apparaat kan worden aangepast aan andere materialen en atomaire bundels.

Het eenvoudige ontwerp van het apparaat, waardoor het onder een vaste hoek kan worden "afgestemd" op een specifieke snelheid, zorgt ervoor dat het gemakkelijk te hanteren is. Dit zou van cruciaal belang kunnen zijn voor de ontwikkeling van draagbare atoomgravimeters voor commerciële toepassingen in de geologie en onderzoek zoals prospectie en olieonderzoek.