นักวิทยาศาสตร์มักใช้แสงเลเซอร์เพื่อควบคุมวิธีที่อิเล็กตรอนของอะตอมเคลื่อนที่จากสถานะอิเล็กทรอนิกส์หนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่ง แต่การควบคุมสถานะนิวเคลียร์ของอะตอมนั้นท้าทายกว่ามาก นักวิจัยจากสถาบัน Max Planck สำหรับฟิสิกส์นิวเคลียร์ในเมืองไฮเดลเบิร์ก ประเทศเยอรมนี ได้ใช้แสงเอ็กซ์เรย์เพื่อควบคุมการกระตุ้นนิวเคลียร์อย่างสอดคล้องกันเป็นครั้งแรก
นอกจากจะช่วยให้เข้าใจสสารควอนตัมมากขึ้นแล้ว
งานนี้ยังสามารถเร่งการพัฒนาเทคโนโลยี เช่น นาฬิกานิวเคลียร์และแบตเตอรี่ที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ ซึ่งสามารถเก็บพลังงานจำนวนมหาศาลได้ นิวเคลียสของอะตอมเป็นระบบควอนตัมซึ่งส่วนประกอบโปรตอนและนิวตรอนสามารถ “กระโดด” ทางกลศาสตร์ควอนตัมจากสถานะควอนตัมนิวเคลียร์หนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งเมื่อได้รับหรือสูญเสียพลังงาน ความแตกต่างของพลังงานในการกระโดดด้วยนิวเคลียร์เหล่านี้มักจะมีขนาดใหญ่กว่าการกระโดดของอิเล็กตรอนภายในเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมถึงหกคำสั่งChristoph Keitel สมาชิกในทีม กล่าว “การกระโดดควอนตัมครั้งเดียวที่เกิดจากส่วนประกอบนิวเคลียร์จึงสามารถสูบพลังงาน (ไปยังรัฐ) ได้มากขึ้นถึงล้านเท่า หรือดึงออกมาอีกครั้ง” เขาอธิบาย “สิ่งนี้ทำให้เกิดแนวคิดเกี่ยวกับแบตเตอรี่นิวเคลียร์ที่มีความจุเป็นประวัติการณ์”
Keitel เสริมว่าสถานะควอนตัมของนิวเคลียสของอะตอมบางตัวก็ถูกกำหนดไว้อย่างชัดเจนมากกว่าสถานะควอนตัมอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งหมายความว่าความถี่ในการกระโดดนั้นแม่นยำกว่าด้วย ซึ่งโดยหลักการแล้ว บางอย่างก็สามารถนำไปใช้เพื่อสร้างนาฬิกานิวเคลียร์ที่มีความแม่นยำมากกว่านาฬิกาอะตอมที่ใช้สำหรับการบอกเวลาและการนำทางที่แม่นยำในปัจจุบัน นาฬิกาที่มีความแม่นยำเป็นพิเศษเหล่านี้อาจมีประโยชน์สำหรับการศึกษาฟิสิกส์พื้นฐาน เช่น การตรวจสอบว่าค่าคงที่ทางกายภาพที่ทราบของธรรมชาตินั้นเป็นค่าคงที่จริงหรือไม่
กำหนดตำแหน่งและควบคุมการกระโดดได้อย่างแม่นยำ
ก่อนที่แอปพลิเคชันดังกล่าวจะมองเห็นแสงของวัน นักวิจัยจำเป็นต้องหาวิธีแก้ไขและควบคุมการกระโดดเหล่านี้อย่างแม่นยำ หนึ่งในเทคนิคดังกล่าว ซึ่งทีมไฮเดลเบิร์กได้ดำเนินการมาเป็นเวลานานกว่า 10 ปี เกี่ยวข้องกับแสงเอ็กซ์เรย์พลังงานสูง
ในงานปัจจุบัน นักวิจัยที่นำโดยJörg Eversใช้พัลส์ของแสงจากNuclear Resonance Beamline ID18ที่European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)ในเมืองเกรอน็อบล์ ประเทศฝรั่งเศส โดยแยกออกเป็นสองส่วนโดยใช้ “หน่วยแยกและควบคุม” จุดประสงค์ของหน่วยนี้คือเพื่อชะลอหนึ่งในสองพัลส์นี้เมื่อเทียบกับพัลส์อื่น
Evers และเพื่อนร่วมงานส่งชีพจรแรกไปยังตัวอย่างเป้าหมาย “ทดสอบ” ที่ทำจากฟอยล์สแตนเลสหนา1μm เหล็กในฟอยล์นี้เสริมสมรรถนะให้มีไอโซโทป “Mössbauer” 95% ของเหล็ก-57 ( 57 Fe) ซึ่งมีการเปลี่ยนสถานะทางนิวเคลียร์ (ไดโพลแม่เหล็ก) ที่พลังงาน 14.4 keV ชีพจรที่สองติดตามครั้งแรกหลังจากหน่วงเวลา และหลังจากนั้นพัลส์ทั้งสองจะพบกับตัวอย่างจริง ตัวอย่างนี้ทำจากสแตนเลสที่เสริมด้วย57 Fe อะตอมเช่นกัน แต่มีความหนา 2 ไมครอน
ผลักชิงช้านักวิจัยอธิบายว่าชีพจรแรกของพวกเขาประกอบด้วยความถี่ที่หลากหลายและมีอายุสั้นมาก โดยกินเวลาเพียง 100 picoseconds (1 ps = 10 -12 s) ชีพจรนี้กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของควอนตัมในนิวเคลียสของอะตอม57 Fe ชีพจรที่สองยาวขึ้นที่ 141 นาโนวินาที และพลังงานของมันถูกปรับอย่างแม่นยำให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของควอนตัมเดียวกัน
สามารถปรับการหน่วงเวลาระหว่างพัลส์ทั้งสอง
ได้ในลักษณะที่นักวิจัยเปรียบเสมือนการผลักบุคคลบนชิงช้า ในขณะที่การกดครั้งแรกทำให้บุคคลนั้นแกว่งหรือแกว่งไปมา การกดครั้งที่สองอาจเพิ่มการสั่นหรือช้าลงขึ้นอยู่กับว่าจะเกิดขึ้นภายในระยะของการสั่น ดังนั้นพัลส์ที่สองตามลำดับ อย่างสร้างสรรค์หรือทำลายล้างมากกว่าสำหรับสถานะควอนตัมตามลำดับ
นักฟิสิกส์วัดพลังงานของสถานะตื่นเต้นนิวเคลียร์ต่ำสุดการบรรลุการเปลี่ยนแปลงที่ควบคุมอย่างเข้มงวดในไดนามิกควอนตัมของนิวเคลียสอะตอมเป็นความสำเร็จทางเทคนิคที่ทีมไฮเดลเบิร์กใช้เวลาหลายปีกว่าจะบรรลุผล ท่ามกลางปัจจัยอื่นๆ จำเป็นต้องมีการหน่วงเวลาของพัลส์ที่สองเพื่อให้เสถียรในระดับเวลาเพียงไม่กี่เซปโตวินาที (1 zs = 10 -21 s) จากนั้นพัลส์ทั้งสองจะทำงานร่วมกันเพื่อควบคุมการกระตุ้นของนิวเคลียร์ได้
กระตุ้นโดยผลลัพธ์เหล่านี้ซึ่งพวกเขารายงานในธรรมชาติขณะนี้นักวิจัยวางแผนที่จะสำรวจการใช้งานที่เป็นไปได้ของรูปแบบการควบคุมใหม่ของพวกเขา “สิ่งเหล่านี้รวมถึงแนวทางสเปกโทรสโกปีแบบใหม่และเลนส์เอ็กซ์เรย์แบบปรับได้” Evers กล่าวกับPhysics World
ทีมงานได้รับทุนจากสภาวิจัยแห่งเนเธอร์แลนด์ ( NWO ) ในการพัฒนาอัลกอริธึมที่จะปรับปรุงภาพให้ดีขึ้นโดยการรวมข้อมูลจากโฟตอนที่รวดเร็วและการทำลายล้าง “นอกจากนี้ พันธมิตรของเราในบริษัทด้านวิชาการและเภสัชกรรมที่มีเครื่องสแกน VECTor/CT กำลังพัฒนาโปรโตคอลเพื่อใช้วิธีนี้ในแอพพลิเคชั่นใหม่ๆ ที่หลากหลาย” Beekman กล่าวกับPhysics World “ในขณะเดียวกัน เรากำลังพัฒนาฮาร์ดแวร์รุ่นต่อไป”
ในปี 2560 Boubacar Kantéและเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก ได้แสดงให้เห็นว่าช่องเลเซอร์ที่มีรูปร่างตามอำเภอใจภายใต้อคติแม่เหล็กสามารถเกิดขึ้นได้อย่างไรที่ส่วนต่อประสานระหว่างผลึกโฟโตนิกสองผลึก ซึ่งช่วยให้แสงส่องลอดไปตามเส้นทางได้ แต่ไม่ เพื่อหนีมัน นักวิจัยระบุว่าสิ่งนี้เกิดจากการสร้างเส้นทางแสงที่มีการป้องกันทางทอพอโลยีโดยเอฟเฟกต์ควอนตัมฮอลล์
Kanté อยู่ที่ University of California, Berkeley ซึ่งทีมของเขามุ่งเน้นที่การทำให้แสงเดินทางผ่านเส้นทางวงกลมในโพรงด้วยรูปแบบผลึกโฟโตนิกเพื่อสร้างสถานะขอบที่แตกต่างกันทางทอพอโลยี ในขณะที่งานก่อนหน้านี้เก็บแสงไว้ระหว่างผลึกโฟโตนิก สถานะขอบเหล่านี้ได้รับการออกแบบให้ส่งแสงไปในทิศทางเดียว
Credit : superactiveviagra.net superdryoutlet.org superturks.org tanecsopsom.com tenorminshoprx.net
