ثبت نخستین تصاویر از تعامل اتم‌های منفرد در فضا توسط MIT

دانشمندان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) در ایالات متحده اولین تصاویر اتم‌های منفرد را که آزادانه در فضا تعامل دارند، ثبت کردند. این تصاویر که تعاملات بین ذرات آزاد را نشان می‌دهند و تاکنون فقط به‌صورت تئوری مطرح شده بودند، به دانشمندان این امکان را می‌دهند تا پدیده‌های کوانتومی را مستقیم در فضای واقعی مشاهده کنند.

براساس گزارش Phys، فیزیک‌دانان MIT موفق شدند اولین تصاویر اتم‌های منفرد را که آزادانه در فضا در تعامل بودند، ثبت کنند. محققان تکنیک جدیدی برای ثبت این تصاویر ابداع کردند: آنها ابتدا به ابری از اتم‌ها اجازه دادند آزادانه حرکت کنند و تعامل داشته باشند. سپس شبکه‌ای از نور را روشن کردند که باعث شد اتم‌ها در مسیر خود موقت ثابت بمانند. درنهایت محققان از لیزرهای خاصی برای روشن‌کردن سریع اتم‌های معلق استفاده کردند و تصویری از موقعیت آنها قبل از اینکه اتم‌ها پراکنده شوند، ثبت کنند.

همچنین بخوانید: انقلابی در درمان سرطان: نانوذرات هوشمند با دقتی بی‌سابقه

ثبت اولین تصاویر از اتم‌های منفرد در فضا

اتم‌ها از کوچک‌ترین اجزای سازنده جهان هستند که عرض هرکدام فقط یک‌دهم نانومتر است؛ تقریباً یک‌میلیون بار نازک‌تر از تار موی انسان. علاوه‌براین، آنها از قوانین عجیب مکانیک کوانتومی پیروی می‌کنند که مشاهده و درک رفتار آنها را فوق‌العاده دشوار می‌کند. همچنین طبق اصل عدم‌قطعیت هایزنبرگ، درک هم‌زمان موقعیت دقیق یک اتم و سرعت آن غیرممکن است.

این عدم‌قطعیت مدت‌هاست دانشمندانی را که می‌خواستند مستقیم رفتار اتم‌ها را مشاهده بکنند، به چالش کشیده است. از سویی، روش‌های تصویربرداری سنتی، مانند تصویربرداری جذبی (Absorption imaging)، فقط نمایی تار ارائه می‌دهند و شکل کلی ابر اتمی را ثبت می‌کنند اما خود اتم‌ها را نه. این تصویربرداری‌های سنتی را می‌توان به عکاسی از ابرها در آسمان تشبیه کرد: در تصویر می‌توان ابر در آسمان را دید اما مولکول‌های آب منفردی که ابر را تشکیل می‌دهند، قابل مشاهده نیستند.

محققان برای غلبه بر این مسائل رویکرد جدیدی ایجاد کردند و توانستند اولین‌ بار تصاویر شگفت‌انگیزی ثبت کنند. آنها اتم‌هایی را که «بوزون» شناخته می‌شوند، مشاهده کردند که در پدیده‌ای کوانتومی جمع شده و موج تشکیل داده بودند. آنها همچنین اتم‌هایی به‌ نام «فرمیون‌ها» را مشاهده کردند که درحال جفت‌ شدن در فضای آزاد بودند: مکانیسمی کلیدی که ابررسانایی را ممکن می‌کند.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Physical Review Letters منتشر شده است.

منبع: دیجیاتو