บาคาร่าเว็บตรง ธาตุอะตอม พรมแดนใหม่: เทคนิคการทำความเย็นแบบใหม่อาจนำไปสู่การทดลองที่เย็นจัดในตารางธาตุ นักวิจัยในสิงคโปร์ได้ใช้กับดักแม่เหล็กและแสง (MOT) เพื่อทำให้อะตอมเย็นลงใน “กลุ่มหลัก III” ของตารางธาตุที่มีอุณหภูมิเป็นมิลลิเคลวิน กลุ่มนี้ประกอบด้วยโบรอนและองค์ประกอบด้านล่างในตาราง การทดลองครั้งนี้เป็นครั้งแรกเนื่องจากอะตอมเหล่านี้ไม่มีคุณสมบัติของอะตอมที่เหมาะสม
สำหรับการระบายความร้อนด้วย MOT แบบทั่วไป
Travis Nicholsonและเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์แก้ไขปัญหานี้ได้ด้วยการทำเลเซอร์ทำความเย็นบนสถานะที่แพร่กระจายของอะตอมอินเดียม-115 วิธีการของพวกเขาสามารถเปิดพื้นที่ใหม่ของตารางธาตุเพื่อการทดลองอะตอมเย็นที่สำรวจคุณสมบัติควอนตัมของสสาร
ด้วยการทำให้ก๊าซปรมาณูเย็นลงจนเกือบเป็นศูนย์สัมบูรณ์ นักฟิสิกส์ได้ปลดล็อกปรากฏการณ์ที่น่าสนใจและอุปกรณ์ที่ใช้งานได้จริงมากมาย ซึ่งรวมถึงสถานะของสสารที่แปลกใหม่ นาฬิกาอะตอม และควอนตัมเซนเซอร์ ในการทดลองหลายๆ ครั้ง MOT เป็นกุญแจสำคัญในการเข้าถึงอุณหภูมิที่เย็นจัด มันทำงานโดยการจำกัดก๊าซอะตอมโดยใช้สนามแม่เหล็กที่แปรผันตามพื้นที่ ลำแสงเลเซอร์ใช้ในการทำให้ก๊าซเย็นลง ซึ่งโดยสัญชาตญาณจะเกี่ยวข้องกับอะตอมที่น่าตื่นเต้นออกจากสถานะพื้นดิน
จนถึงตอนนี้ เทคนิคการทำความเย็นนี้ได้ถูกนำมาใช้กับโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธโดยเฉพาะ สำหรับองค์ประกอบอื่น ๆ ส่วนใหญ่ การเปลี่ยนผ่านของอะตอมจากสถานะพื้นดินนั้นเข้ากันไม่ได้กับการทำงานของ MOT แม้ว่าบางครั้งอาจใช้รูปแบบการทำความเย็นที่ซับซ้อนกว่านั้น แต่ตารางธาตุส่วนใหญ่ยังคงไม่มีใครสำรวจในอุณหภูมิที่เย็นจัด
สถานะ metastable อายุยืน
แทนที่จะใช้การเปลี่ยนสถานะภาคพื้นดิน ทีมของ Nicholson ใช้การเปลี่ยนแปลงจากสถานะ metastable ที่มีอายุยาวนานในอินเดียม-115 เพื่อใช้ประโยชน์จากสถานะ metastable นี้ ทีมงานต้องออกแบบ MOT ของตนโดยเฉพาะสำหรับอะตอมนี้
กับดักแม่เหล็กออปติคัลที่ใช้ศึกษาไฮเปอร์เมทัลลิกอัลคาไลน์เอิร์ทออกไซด์
ไอออนและอะตอมทำปฏิกิริยาในกับดักแม่เหล็ก-ออปติคัล
หลังจากปรับการตั้งค่าให้เหมาะสมแล้ว Nicholson และเพื่อนร่วมงานได้โหลดอะตอมอินเดียม-115 ครึ่งพันล้านอะตอมลงใน MOT ของพวกเขา และจากนั้นก็สามารถทำให้พวกมันเย็นลงจนถึงอุณหภูมิประมาณ 1 mK อะตอมยังคงติดอยู่ในสภาวะเย็นยะเยือกนี้เป็นเวลา 12.3 วินาที ซึ่งเทียบได้กับอะตอมของอัลคาไล จากความสำเร็จของพวกเขา นักวิจัยคาดการณ์ว่า MOT สามารถปรับแต่งได้อย่างง่ายดายเพื่อระบายความร้อนให้กับอะตอมกลุ่ม III หลักอื่น ๆ
ทีมของ Nicholson ยังไม่ได้ใช้การตั้งค่าเพื่อทำการวัดควอนตัมบนอะตอมอินเดียมเย็นจัด แต่พวกเขาเชื่อว่าเทคนิคของพวกเขาจะเป็นแพลตฟอร์มที่แข็งแกร่งสำหรับการทดลองดังกล่าวในการศึกษาในอนาคต โดยการเปิดพื้นที่ใหม่ของตารางธาตุ พวกเขาหวังว่าแนวทางของพวกเขาจะสร้างแรงบันดาลใจในการวิจัยรูปแบบใหม่ทั้งหมดในฟิสิกส์ปรมาณูเย็นจัด นี้อาจนำไปสู่การสร้างปรากฏการณ์ควอนตัมแปลกใหม่ที่ไม่เคยเห็นมาก่อน
ลิงก์อิเล็กทรอนิกส์ควอนตัมในพื้นที่โมเมนตัม (ความเร็ว)
ที่สังเกตพบในแม่เหล็ก Weyl ทอพอโลยี Co 2 MnGa (มารยาท: Ilya Belopolski และ M Zahid Hasan, มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน)
เป็นครั้งแรกที่ทีมนักฟิสิกส์ได้สังเกตโครงสร้างทางกลของควอนตัมที่รู้จักกันในชื่อ Weyl loops ที่เชื่อมโยงกันเป็นโซ่ โครงสร้างเหล่านี้ซึ่งเกิดขึ้นจากสถานะควอนตัมของอิเล็กตรอนในแกลเลียมแมงกานีสโคบอลต์ผลึก (Co 2 MnGa) มีโทโพโลยีที่แปลกใหม่และต้องอธิบายโดยใช้ทฤษฎีปม ทีมงานกล่าวว่าทฤษฎีเดียวกันนี้สามารถช่วยอธิบายพฤติกรรมควอนตัมอื่น ๆ ด้วยการใช้งานที่เป็นไปได้รวมถึงตัวนำทอพอโลยีตัวนำยิ่งยวดและแม้แต่ควอนตัมบิต
โทโพโลยีเป็นสาขาหนึ่งของคณิตศาสตร์ที่วัตถุสองชิ้นได้รับการปฏิบัติอย่างเท่าเทียมกัน หากวัตถุทั้งสองสามารถบิดเบี้ยวเป็นชิ้นเดียวกันได้อย่างต่อเนื่องโดยการดัด บิด ยืดหรือหดตัว (แต่ไม่ฉีกขาดหรือตัด) ในกรอบนี้ วงกลมจะเทียบเท่ากับวงรี และโดนัทจะเทียบเท่ากับแก้วกาแฟ เนื่องจากวัตถุในทั้งสองคู่สามารถบิดงอเข้าหากันได้โดยการยืดออก
โทโพโลยียังมีอยู่ในสเกลควอนตัม และนักฟิสิกส์ที่นำโดยM Zahid Hasanจากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันในสหรัฐอเมริกาได้ศึกษาปรากฏการณ์เชิงทอพอโลยีที่เกี่ยวข้องกับรูปร่างของฟังก์ชันคลื่นอิเล็กตรอน การศึกษาเหล่านี้นำไปสู่ Weyl loops ซึ่งเป็นโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับ Weyl fermions ซึ่งเป็นอนุภาคที่ไม่มีมวลซึ่งทำนายไว้ครั้งแรกในปี 1929 โดยนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Herman Weyl เพื่อแก้ปัญหาสมการ Dirac
เลขเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์
ในปี 2019 Hasan และเพื่อนร่วมงานสังเกตเห็น Weyl loops ใน Co 2 MnGaซึ่งแสดงให้เห็นว่าวัสดุมีพฤติกรรมผิดปกติเมื่อมีสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก พวกเขายังค้นพบว่าพฤติกรรมผิดปกตินี้ยังคงมีอยู่จนถึงอุณหภูมิห้อง
ในการศึกษาล่าสุดซึ่งตีพิมพ์ในNatureทีมงานได้ใช้สเปกโทรสโกปี photoemission แบบเอ็กซ์เรย์ที่แก้ไขด้วยแสงแบบอ่อนเพื่อพบว่าโทโพโลยีของ Weyl loops ใน Co 2 MnGa นั้นแตกต่างจากการพันของฟังก์ชันคลื่นที่ทำนายโดยทฤษฎีทอพอโลยีทั่วไป โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สถานะควอนตัมประกอบด้วยลูปที่เชื่อมโยงกัน ซึ่งก่อนหน้านี้มีการพูดคุยเพียงเล็กน้อยในการศึกษาเรื่องควอนตัมทอพอโลยี นอกจากนี้ ทีมงานยังตั้งข้อสังเกตว่า Weyl loops ที่เชื่อมโยงกันใช้การกำหนดค่าโดยที่หมายเลขการลิงก์ทางคณิตศาสตร์แบบเดิมที่เรียกว่าหมายเลขเชื่อมโยงเกี่ยวกับพีชคณิตมีค่าเท่ากับศูนย์ที่ขัดแย้งกัน บาคาร่าเว็บตรง
