Soğuk Atom Çok Kısa Bir Süre İçin Görüntülendi

Bilim insanları artık tek bir soğuk atomu saniyenin çok küçük bir bölümünde görüntüleyebiliyorlar. Kuantum fiziğini atomik düzeyde incelemek söz konusu olduğunda bu görüntüleme önemli bir teknolojik atılım.

Bu atılım için çok önemli olan, süper çözünürlüklü görüntüleme olarak bilinen tekniktir. Bu mikroskopi yöntemi, kırınım sınırının neden olduğu çözünürlük kısıtlamalarının üstesinden gelebilir. Bu çalışma, bu yaklaşımı kuantum mekaniğine de sağlam bir şekilde getiriyor. Bulgular Physical Review Letters dergisinde yayınlandı.

Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden araştırmacılar, bu tekniği bir iyon tuzağı içinde bulunan tek bir soğuk atoma uygulayabildiler. Bu, tek bir soğuk iyonun doğrudan ilk süper-çözülmüş görüntüsüdür.

Bilim insanları 10 nanometrelik bir konumsal doğruluk ve 50 nanosaniyelik bir zaman çözünürlüğü elde ettiler. Floresan görüntüleme gibi bir tekniğe kıyasla bu, 10 kattan fazla bir gelişmedir.

Ekip, yöntemin iyon tuzaklarındaki soğuk atomların konumları, momentumları ve korelasyonları gibi özelliklerini incelemek için çok faydalı olacağını düşünüyor. Ayrıca, uzaysal çözünürlüğün 10 nanometre sınırının altına inebilmesi için onu daha da geliştirmenin mümkün olabileceğine inanıyorlar.

10 nanometre küçük olsa da, bu çalışmada görüntülenen Ytterbiyum atomunun çapından yaklaşık 22 kat daha geniştir. Bunun bizi atom dünyasına ne kadar yaklaştırdığını, aynı zamanda kuantum mekaniksel etkilerin bu kadar baskın hale geldiği çok küçük bir şeyi hayal etmenin önündeki engeli takdir etmek önemlidir.

Görüntülemenin gerektirdiği diğer önemli faktör, parçacıkların hedefe ulaşmasıdır. Bunlar optik mikroskoptaki fotonlardır, elektronlar ise elektron mikroskobunda kullanılır. Bizim boyutumuzda, gözlemlenirken sıçrayan fotonların etkisini fark etmezdik, ancak küçük bir atom olduğunuzda, fotonlar güçlü bir vuruş sağlayabilir.

Araştırmacılar tekniğin, içinde birden fazla atom bulunan soğuk iyon tuzaklarında da kullanılabileceğine inanıyorlar. Bu da sıklıkla bu şekilde kullanılıyor. Yaklaşım ayrıca optik kafesler, nötr atomlu optik cımbızlar ve soğuk atom-iyon hibrit sistemler gibi diğer soğuk atom yaklaşımlarıyla da uyumludur. Bu yöntem, atom dünyasına kelimenin tam anlamıyla yeni bir bakış açısı getirmiştir.

 

Kaynak:

https://www.iflscience.com/physics/a-single-cold-atom-has-been-imaged-for-a-fraction-of-a-second/