Nowa generacja technologii pomiarowych. Polscy badacze mają w tym swój udział
Międzynarodowy zespół naukowców, w tym badacze z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, opracował niezwykle precyzyjną metodę badania molekuł, opartą na ich „zamrażaniu” w jednowymiarowej wiązce laserowej. Innowacyjne podejście otwiera drogę do nowej generacji technologii pomiarowych.
Dzięki temu cząsteczki przestają poruszać się w sposób chaotyczny, co pozwala mierzyć ich właściwości z dokładnością, która jeszcze niedawno była poza zasięgiem współczesnej technologii. To ważny krok naprzód w fizyce kwantowej, umożliwiający testowanie jej podstaw w warunkach znacznie bardziej zbliżonych do tych, w jakich funkcjonują realne układy atomowe i molekularne.
Jednym z największych problemów w precyzyjnych pomiarach molekuł był ich naturalny ruch oraz wpływ otoczenia. Nawet w temperaturze pokojowej cząsteczki poruszają się z dużą prędkością, co powoduje zniekształcenia pomiarowe, zwłaszcza tzw. efekt Dopplera, zmieniający rejestrowaną energię emitowanych fotonów. Chaotyczny ruch termiczny sprawiał, że nawet najlepsza aparatura nie była w stanie osiągnąć oczekiwanej dokładności.
Naukowcy znaleźli jednak sposób, by ten problem wyeliminować – stworzyli bardzo silną wiązkę laserową o periodycznej strukturze, przypominającą jednowymiarowy kryształ zbudowany ze światła. Kiedy molekuły trafiały w jej obszar, siły optyczne niemal całkowicie ograniczały ich ruch w kierunku pomiaru. W praktyce oznaczało to ich „zamrożenie”, czyli zatrzymanie w taki sposób, aby nie zaburzały wyniku. Dzięki temu możliwe stało się uzyskanie niezwykle czystych i precyzyjnych danych.
To innowacyjne podejście otwiera drogę do nowej generacji technologii pomiarowych. Umożliwia testowanie podstaw fizyki kwantowej z dokładnością potrzebną do wykrywania najdrobniejszych odstępstw od obowiązujących teorii. Może też znaleźć zastosowanie w badaniach nad atomami i molekułami wykorzystywanymi w zegarach atomowych, systemach nawigacji czy technologiach kwantowych. Opracowana metoda pokazuje, że kontrolując ruch cząsteczek za pomocą światła, można osiągnąć precyzję, która jeszcze niedawno należała wyłącznie do teoretycznych rozważań.
Źródło: UMK w Toruniu
Czytaj też: Optymalny rozmiar naszych komórek ma znaczenie? Nowa teoria prosto z Krakowa
Grafika tytułowa: Arkadius Bies / Unsplash
