Квантовый мир: физики впервые точно измерили положение атомов в трех измерениях (фото)

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Physical Review A, физики впервые измерили положения отдельных атомов в трех измерениях на одном изображении. Таким образом ученые открыли новый способ наблюдения квантовых взаимодействий в материалах, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Физики разработали новый метод наблюдения за расположением атомов, используя высокоточный прибор квантовой газовой микроскопии, с помощью которого они наблюдали за расположением атомов ультрахолодного газа в трехмерном пространстве и измерили их характеристики.

Хотя физики и раньше наносили на карту атомы в трех пространственных измерениях, существующие методы наблюдения требуют многократной экспозиции изображений и не имеют высокого разрешения квантовой газовой микроскопии. По слова авторов исследования, новый метод изучения атомов позволяет проводить измерения проще и быстрее. Измерения атомов в трехмерном пространстве можно получить лишь с помощью одного снимка.

Ранее физики применяли квантовую газовую микроскопию для точного описания расположения атомов в двух пространственных измерениях на плоскости. Таким образом было получено расположение пар атомов без учета вертикальной координаты.

С помощью деформации света, который излучают атомы, физики добавили вертикальную координату и описали, насколько высоко находится атом. По словам ученых, с помощью нового метода они получили изображения атомов, которые выглядят не как типичные круглые пятна, а получили форму гантели. Направление, в котором указывает эта гантель, зависит от расстояния, которое свет должен был пройти от атома до камеры микроскопа.

По словам физиков, если рассчитать это расстояние с помощью математических вычислений можно измерить расположение атомов вдоль вертикальной координаты. Новый метод измерения положения атомов в трехмерном пространстве дает ученым возможность проводить более точно квантовые эксперименты. Авторы исследования считают, что разработанный ими метод можно улучшить и адаптировать для применения изучения атомов не только с помощью квантовой газовой микроскопии.

По словам ученых, с помощью этого метода можно будет разрабатывать новые квантовые материалы, где нужно достичь определенных характеристик. Также можно изучать, какие квантово-механические эффекты возникают, когда атомы расположены в определенном порядке. Это позволит моделировать свойства трехмерных материалов без необходимости их синтеза.

Как уже писал Фокус, ученые создали прототип умной одежды из тканей, куда были встроены новые полупроводниковые волокна. Таким образом обычная одежда превращается в электронные устройства.

Также Фокус писал о том, что физики смогли в укорителе частиц изучить неуловимую структуру, которая является магнитной аномалией и влияет на поведение элементарных частиц.