Квантовий світ: фізики вперше точно виміряли положення атомів у трьох вимірах (фото)

Згідно з дослідженням, опублікованим у журналі Physical Review A, фізики вперше виміряли положення окремих атомів у трьох вимірах на одному зображенні. Таким чином вчені відкрили новий спосіб спостереження квантових взаємодій у матеріалах, пише ScienceAlert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Фізики розробили новий метод спостереження за розташуванням атомів, використовуючи високоточний прилад квантової газової мікроскопії, за допомогою якого вони спостерігали за розташуванням атомів ультрахолодного газу в тривимірному просторі та виміряли їхні характеристики.

Хоча фізики й раніше наносили на карту атоми в трьох просторових вимірах, наявні методи спостереження вимагають багаторазової експозиції зображень і не мають високої роздільної здатності квантової газової мікроскопії. За слова авторів дослідження, новий метод вивчення атомів дає змогу проводити вимірювання простіше і швидше. Вимірювання атомів у тривимірному просторі можна отримати лише за допомогою одного знімка.

Раніше фізики застосовували квантову газову мікроскопію для точного опису розташування атомів у двох просторових вимірах на площині. Таким чином було отримано розташування пар атомів без урахування вертикальної координати.

За допомогою деформації світла, яке випромінюють атоми, фізики додали вертикальну координату і описали, наскільки високо знаходиться атом. За словами вчених, за допомогою нового методу вони отримали зображення атомів, які виглядають не як типові круглі плями, а набули форми гантелі. Напрямок, у якому вказує ця гантель, залежить від відстані, яку світло мало пройти від атома до камери мікроскопа.

За словами фізиків, якщо розрахувати цю відстань за допомогою математичних обчислень можна виміряти розташування атомів уздовж вертикальної координати. Новий метод вимірювання положення атомів у тривимірному просторі дає вченим можливість проводити більш точно квантові експерименти. Автори дослідження вважають, що розроблений ними метод можна поліпшити й адаптувати для застосування вивчення атомів не тільки за допомогою квантової газової мікроскопії.

За словами вчених, за допомогою цього методу можна буде розробляти нові квантові матеріали, де потрібно досягти певних характеристик. Також можна вивчати, які квантово-механічні ефекти виникають, коли атоми розташовані в певному порядку. Це дасть змогу моделювати властивості тривимірних матеріалів без необхідності їхнього синтезу.

Як уже писав Фокус, вчені створили прототип розумного одягу з тканин, куди були вбудовані нові напівпровідникові волокна. Таким чином звичайний одяг перетворюється на електронні пристрої.

Також Фокус писав про те, що фізики змогли в укорителе частинок вивчити невловиму структуру, яка є магнітною аномалією і впливає на поведінку елементарних частинок.