(PhysOrg.com) -- “Voor de eerste keer, vakgebieden die zowel betrekking hebben op koude atomen als op nanoschaal hebben elkaar gekruist, "Lene Vestergaard Hau vertelt" PhysOrg.com . “Hoewel beide actieve onderzoeksgebieden zijn geweest, koude atomen zijn niet samengebracht met nanoschaalstructuren op het niveau van enkele nanometers. Dit is een totaal nieuw systeem.”

Hau is de Mallinckrodt Professor of Physics and Applied Physics aan de Harvard University. Samen met collega J.A. Golovchenko, en afgestudeerde studenten Anne Goodsell en Trygve Ristroph, die in haar lab op Harvard zijn, Hau was in staat om een ​​experiment op te zetten waarmee de opname en veldionisatie van koude atomen kan worden waargenomen. Hun werk is te vinden in Fysieke beoordelingsbrieven: "Veldionisatie van koude atomen in de buurt van de wand van een enkele koolstofnanobuis."

“Wat we hebben waargenomen heeft een aantal interessante fundamentele en praktische implicaties, ', zegt Hau. “We vergelijken de effecten zelfs met die van een zwart gat.” Ze wijst er snel op, Hoewel, dat het zwarte gat-effect op atomaire schaal niet zwaartekracht is. “Het is een effect gecreëerd door een elektrisch veld, dat creëert een unieke aantrekkingskracht op een atoom en scheurt het uiteindelijk uit elkaar. Die dynamiek vertoont overeenkomsten met wat er in een zwart gat gebeurt.”

Om het effect te creëren, Hau en haar team hebben in hun laboratorium een ​​enkelwandige koolstofnanobuis gekweekt. De nanobuis was lang - 10 micron - en hing vrij. De nanobuis werd ook opgeladen tot 300 volt, een hoogst ongebruikelijke situatie voor een nanobuis. Koude atomen werden vervolgens in de vacuümkamer gebracht die de nanobuis bevat. “We lanceerden een koude atoomwolk in de richting van de nanobuis, en vanwege zijn lading, atomen werden naar binnen gezogen en gevangen, ’ legt Hau uit.

Eenmaal gevangen, een atoom begint op een spiraalvormig pad, steeds sneller draaien, totdat het heel dicht bij de nanobuis uit elkaar wordt gescheurd. Het elektron wordt naar binnen gezogen, en een positief ion wordt met een hoge energie afgeschoten. Dit ion wordt gedetecteerd wanneer het door de nanobuis wordt uitgeworpen.

“Als het elektron naar binnen wordt getrokken, het gaat door een tunnelproces, ’ legt Hau uit. “Het moet door gebieden gaan die klassiek verboden zijn. Het proces is kwantummechanisch. We kunnen de interactie van het atoom en de nanobuis observeren terwijl het elektron probeert te tunnelen, en dit biedt ons een kans om een ​​kijkje te nemen in enkele van de interessante dynamieken die plaatsvinden op nanoschaal.

Een andere mogelijkheid is dat deze combinatie van koude atomen met structuren op nanoschaal zou kunnen leiden tot nieuwe toestanden van materie. “Omdat we nu weten hoe we atomen in een baan om de aarde moeten zuigen met zulke hoge spinsnelheden, het zou kunnen leiden tot een nieuwe staat van koud-atomaire materie die super interessant zou kunnen zijn om te bestuderen, ’ merkt Hau op.

praktisch, dit nieuwe systeem heeft ook potentieel. “We zouden zeer gevoelige detectoren kunnen maken, ', zegt Hau. "Dingen als 'atoomsniffers' die sporengassen detecteren, kunnen een toepassing zijn voor dit werk. Aanvullend, de mogelijkheid van een enkele nanometer precisie betekent een superhoge ruimtelijke resolutie. Dit systeem zou kunnen worden gebruikt in interferometers - interferometers gebouwd op een enkele chip en gebaseerd op koude atomen, die van belang zijn voor de navigatie, bijvoorbeeld."

Voor nu, Hoewel, Hau en haar groep concentreren zich op het verfijnen van hun techniek. “We willen zowel het fundamentele aspect van het creëren van nieuwe koude-materiestaten nastreven, en de ontwikkeling van gevoelige detectoren. Dit is echt iets nieuws, en het heeft de potentie om te worden ontwikkeld tot praktische toepassingen.”

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.