میرنیوز
نامرئی کردن ابر اتمی با تغییر دما و چگالی!
2021-11-22T07:39:08+03:30
به گزارش ایسنا و به نقل از ساینس‌دیلی، یافته‌ها نشان می‌دهد که "اصل طرد پاولی" نه تنها در الکترون‌ها بلکه در اتمها نیز وجود دارد.
الکترون‌های یک اتم در لایه‌هایی از انرژی قرار دارند. هر الکترون مکان به خصوصی دارد و اگر همه‌ی لایه‌ها پر شده باشند نمی‌تواند به لایه پایین‌تر منتقل شود. این پدیده در فیزیک اصل طرد پاولی نام دارد و لایه‌های الکترونی، جدول تناوبی عناصر و ثبات جهان مادی را توضیح می‌دهد.
اکنون محققان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) شاهد اصل پاولی به روشی کاملا جدید بوده‌اند. آنها دریافتند که این اصل بر نحوه‌ی پراکندگی نور توسط ابرهای اتمی اثر می‌گذارد.
به طور معمول زمانی که فوتون‌های نور به ابرهای اتمی نفوذ می‌کنند، ذرات آنها به هر سمتی حرکت کرده و نور را در جهات مختلف پراکنده می‌کنند. این موضوع باعث قابل رویت شدن ابرهای اتمی می‌شود. با این حال محققان موسسه فناوری ماساچوست دریافتند که وقتی اتمها بسیار سرد و فشرده می‌شوند اثر پاولی شروع به کار می‌کند و ذرات به طور قابل توجهی فضای کمتری برای پراکنده کردن نور دارند، در نتیجه فوتون‌ها بدون پراکنده شدن از میان آنها عبور می‌کنند.
در این آزمایش فیزیکدانان اثر پاولی را در ابری از اتم لیتیوم مشاهده کردند. با افزایش هرچه بیشتر فشار و سرما اتمها نور کمتری پراکنده می‌کردند و در نتیجه به تدریج کم نورتر می‌شدند.
محققان معتقدند اگر شرایط را شدیدتر کنند و دما را تا صفر مطلق کاهش دهند، ابر اتمی به طور کلی نامرئی می‌شود.
نتایج تحقیقات این گروه که در مجله‌ی "ساینس"(Science) منتشر شده است، نشان‌دهنده اثر پدیده پاولی بر پراکندگی نور توسط اتمها است. این اثر ۳۰ سال قبل پیش‌بینی شده بود اما تاکنون مشاهده نشده بود.
"ولفگانگ کترل"(Wolfgang Ketterle) استاد فیزیک MIT می‌گوید: اصل طرد پاولی به طور کلی اثبات شده است و برای ثبات جهان ضروری است. آنچه ما مشاهده کردیم گونه‌ای خاص و ساده از این اصل بود که مانع فعالیت طبیعی اتمها می‌شود. این اولین مشاهده دقیق از وجود این اثر است و پدیده‌ای جدید در فیزیک را نشان می‌دهد.
زمانی که "کترل" به عنوان محقق فوق دکتری ۳۰ سال قبل در MIT آغاز به کار کرد، "دیوید پریچارد" راهنمای او، پیش‌بینی کرده بود که اصل طرد پاولی نحوه‌ی پراکنده کردن نور توسط اتمها را تغییر می‌دهد.
"کترل" می‌گوید: اتمها تنها زمانی نور را پراکنده می‌کنند که بتوانند نیرو را با انتقال به لایه‌ای دیگر جذب کنند. اگر تمامی فضاها پر باشد این قابلیت در آنها از بین می‌رود و فوتون‌ها می‌توانند از اتمها عبور کنند.
او افزود: این پدیده پیش از این هرگز رویت نشده بود زیرا انسان‌ها قادر به سرد و فشرده کردن ابرهای اتمی تا این اندازه نبودند.
طی سال‌های اخیر فیزیکدانان از جمله گروه "کترل" روش‌های مغناطیسی و مبتنی بر لیزری ایجاد کرده‌اند که به وسیله آنها می‌توان دمای اتمها را به میزان بسیار زیادی کاهش داد بنابراین چالش اصلی افزایش چگالی بود.
"کترل" می‌گوید: اگر چگالی بالا نباشد اتمها قادرند با جابه‌جا شدن نور را پراکنده کنند.
در این تحقیقات جدید، او و همکارانش از روشی که پیش از این برای منجمد کردن ابر فرمیونی ایجاد کرده بودند، استفاده کردند. در این مورد ابر اتمی مورد آزمایش ایزوتوپ‌های خاص اتم لیتیوم بود که سه الکترون، سه پروتون و سه نوترون دارند. آنها دمای ابری از اتم‌های لیتیوم را تا ۲۰ میکروکلوین کاهش دادند.
"یوکن لو"(Yukun Lu) از محققان این مقاله می‌گوید: ما از لیزر برای فشرده کردن اتم‌های فوق سرد استفاده کردیم و چگالی اتمها را به حدود یک کوادریلیون در سانتی‌متر مکعب رساندیم.
محققان سپس پرتو لیزری دیگری به این ابر اتمی تاباندند. در نهایت آنها از یک لنز و دوربین برای شمارش فوتون‌هایی که پراکنده شدند، استفاده کردند.
"مارگالیت"(Margalit) از دیگر محققان این مطالعه می‌گوید: ما موفق به شمردن چندصد اتم شدیم که بسیار هیجان‌انگیز است. فوتون میزان بسیار کمی از نور است اما تجهیزات ما به قدری حساس است که می‌تواند آن را تشخیص دهد.
با کاهش دما و افزایش چگالی، اتمها نور کمتری منتشر می‌کنند. در سردترین حالت اتمها ۳۸ درصد کم‌نور تر شدند.
به گفته‌ی کترل، اکنون که محققان موفق به اثبات اثر پاولی بر عملکرد اتمها شده‌اند، این دانش بنیادی می‌تواند برای تولید مواد سرکوب کننده نور به طور مثال برای حفظ داده در رایانه‌های کوانتومی مورد استفاده قرار بگیرد.
انتهای پیام
منبع : خبرگزاری ایسنا
کلمات کلیدی : میرنیوز اتم پاولی الکترون نور
اشتراک گذاری :
آخرین اخبار علمی
نیروهای پلیس راهور سفیر اهدای عضو شدند
حضور ۱۸ شرکت دانش‌بنیان در نمایشگاه صنعت بازی رایانه‌ای روسیه
پیش بینی اکونومیست از سال ۲۰۲۵؛ شکوفایی فناوری‌های پاک به رهبری چین
«صندوق بیمه ویژه» برای اجرای مطمئن‌تر پروژه‌های صنعتی راه اندازی شد
فیلترینگ در چه شرایطی موجه و مطلوب است/ پالایش هوشمند در اینستاگرام
پوشش ضد رادار چین هواپیماها و تجهیزات نظامی را نامرئی می‌کند
۶۴۵ میلیارد تومان وام ودیعه مسکن به دانشجویان پرداخت شد
پوشش ضد رادار چین هواپیماها و تجیهزات نظامی را نامرئی می‌کند
مراکز علمی کاربردی ملزم به ارائه قیمت تمام شده آموزش شدند
مهلت شرکت در تکمیل ظرفیت آزمون دستیاری دندانپزشکی تا ۱۰ آذر تمدید شد
پرهیز از تبعیض میان تشکل‌های دانشجویی در آستانه ۱۶ آذر
مهلت اجرای تکمیل ظرفیت آزمون دستیاری دندانپزشکی تا ۱۰ آذر تمدید شد
دوره آموزشی «کاربردهای هوش مصنوعی در علوم پزشکی» ویژه دانشجویان آغاز به کار کرد
حضور بیش از ۲۰ هزار نفر از ۷۰ کشور جهان در مسابقات «برنامه‌سازی رایان»
دلایل پایین بودن نرخ اتصال فیبرنوری در ایران
افتخارآفرینی تیم دانشگاه تهران در المپیاد جهانی معماری منظر
برگزیدگان همایش کتاب سال بانوان معرفی شدند
هوش مصنوعی آهنگساز می شود
دوره آموزشی «کاربردهای هوش مصنوعی درعلوم پزشکی» ویژه دانشجویان آغاز به کار کرد
دولت چهاردهم اهتمامی به اجرای قانون جوانی جمعیت ندارد
استفاده از هوش مصنوعی در دندان پزشکی
حضور سرزده پزشکیان در وزارت بهداشت
اندونزی پیشنهاد سرمایه گذاری اپل در این کشور را رد کرد
امکان تغییر محل آزمون دانشجویان پیام‌نور فراهم شد
برنامه وزارت علوم برای حل مسکن دانشگاهیان و خوابگاه متاهلی
پرهیز از تمایز میان تشکل‌های دانشجویی در آستانه ۱۶ آذر
تقلید از سیستم بینایی انسان برای ارتقای عملکرد حسگرها
امضای نخستین قرارداد الکترونیکی صندوق نوآوری با یک شرکت دانش‌بنیان
آخرین تغییرات در شورای عالی حوزه‌های علمیه
زنجیره تولید و تامین دارو گرفتار کمبود نقدینگی است
