فیزیکدانها برای اولین بار تصویر اتم‌های آزاد را ثبت کردند
دانش و فناوری
بزرگنمايي:
ایران پرسمان - زومیت / فیزیکدانها برای اولین بار توانستند تصویری از حرکت اتم‌های آزاد ثبت کنند. این مشاهده می‌تواند به درک بهتر آنها از برهم‌کنش اتم‌ها کمک کند.
اتم‌های آزاد که بدون هیچ محدودیتی در اطراف پرسه می‌زنند، برای اولین بار در قاب دوربین شکار شدند؛ دستاوردی که به فیزیکدانها امکان می‌دهد به پدیده‌های کوانتومی پیش‌بینی‌شده به شکل دقیق‌تری نگاه کنند.
ثبت چنین عکسی مانند عکاسی از پرنده‌ای نادر در حیات پشتی خانه است که پس از مدت‌ها صرفا گزارش‌هایی از حضورش شنیده‌اید و هر روز شاهد کم‌شدن غذای پرندگان خود هستید؛ اما به جای تماشای پرندگان، در اینجا در مورد فیزیک کوانتومی صحبت می‌کنیم.
بازار
به‌گزارش ساینس‌آلرت، پژوهشگرهای آمریکایی مسئول پیشرفت اخیر، یک سیستم دوربین میکروسکوپی با وضوح اتمی ساخته‌اند که ابتدا اتم‌ها را در ابری محصور قرار می‌دهد؛ جایی که می‌توانند آزادانه حرکت کنند. سپس نور لیزر، اتم‌ها را در موقعیتشان ثابت نگاه می‌دارد تا تصویرشان را ثبت کند.
مارتین زویرلین، فیزیکدان مؤسسه فناوری ماساچوست می‌گوید: «ما قادر به دیدن اتم‌های منفرد در این ابرهای جالب از اتم‌ها و مشاهده رفتار آنها در رابطه با یکدیگر هستیم که بسیار زیبا است»
توانایی ثبت تصویر اتم‌ها در حین برهم‌کنش، فرصت‌های جدیدی را برای بررسی ماده در کوچک‌ترین مقیاس‌ها در قلمرو کوانتومی فراهم می‌کند. پژوهشگرها از قبل نگاه دقیق‌تر به چندین الگوی نادر اتمی انداخته‌اند.
الگوها شامل حالتی به نام تراکم بوز-اینشتین هستند که از بوزون‌ها و فرمیون‌ها تشکیل شده که در کنار هم جفت می‌شوند. این مشاهدات به درک ما از رفتار و تغییرات شگفت‌انگیز اتم‌های فوق‌العاده کوچک می‌افزاید.
به عنوان مثالی دیگر، پژوهشگرها توانستند به‌طور مستقیم تصویری از «موج دوبروی» یا محل تجمع بوزون‌ها ثبت کنند که به افتخار لوئیس دوبروی، فیزیکدان فرانسوی نام‌گذاری شده است. این نظریه بخشی از آغاز فیزیک مدرن است.
در حالی که این سناریوها قبلا بررسی شده‌اند، اکنون می‌توان آنها را با جزئیات بیشتری تحلیل کرد و به این صورت دانشمندان می‌توانند اندازه‌گیری‌ها و مشاهداتی را انجام دهند که پیش از این حتی در سطح اتم‌های منفرد ممکن نبودند. زیرولین می‌گوید: «روش‌های موجود به شما امکان میدهند شکل کلی و ساختار ابری از اتم‌ها و نه اتم‌های منفرد را ببینید. این مشاهده مانند دیدن ابری در آسمان است با این تفاوت که نمی‌توانید مولکول‌های آب واحد تشکیل‌دهنده‌ی ابر را ببینید.»
ردیابی و نظارت اتم‌ها کار دشواری است. این ذرات فقط یک‌دهم نانومتر اندازه دارند که تقریباً یک‌میلیونیم قطر موی انسان است. به همین دلیل، چنین پیکربندی پیچیده‌ای برای تصویربرداری از آنها لازم است.
اکنون که پژوهشگرها نشان داده‌اند رویکردشان نتیجه‌بخش است، می‌خواهند از آن برای بررسی انواع دیگر برهم‌کنش‌ها و رفتارهای اتمی استفاده کنند. یکی از سناریوهای کمتر بررسی‌شده و کمیاب در حوزه‌ی فیزیک کوانتومی هال قرار دارد که در آن الکترون‌ها دارای برهم‌کنش‌های غیرمعمول با میدان‌های مغناطیسی هستند. ریچارد فلتچر، فیزیکدان MIT می‌گوید:
وقتی تصاویر این‌چنینی می‌بینید در واقع عکسی را نشان می‌دهد که در آن یک شیء در دنیای ریاضیات کشف شده است. پس یادآوری خوبی است که نشان می‌دهد فیزیک به چیزهای فیزیکی و واقعی مربوط است.
تحقیق در نشریه Physical Review Letters منتشر شده است.
لینک کوتاه:
https://www.iranporseman.ir/Fa/News/1251246/