2005年9月26日
亚利桑那大学原子物理学家直接测量距离超速之前可以来一个表面原子的波长变化。
他们的首先,基本测量证实的一个快速移动的atom缩短和延长取决于它的表面的距离,一个想法首先提出的开拓性的量子物理学家在1920年代末。
测量告诉纳米技术学家们多小前,他们可以非常小设备的原子和表面之间的微小的力,称为范德华相互作用,成为一个问题。结果对于纳米技术都十分重要,我们的目标是使设备小如几个数以十亿分之一米,和原子光学,目标是利用原子的波性质更精确的传感器和量子力学的研究。
UA光学科学学院博士候亚博老虎机网登录选人约翰·d·Perreault和UA物理系助理教授亚历山大·d·克罗宁报告实验在9月23日物理评论快报。这篇论文是可用的在线这里(PDF)
Perreault和克罗宁使用先进的设备称为原子干涉仪测量。克罗宁12-foot-long设备带到UA三年前从麻省理工学院。原子干涉仪是组装在15年超过200万美元的研究经费来自美国国家科学基金会,UA和研究公司现在在克罗宁的实验室在三楼UA的物理和大气科学大楼,这台机器是只有六个这样的仪器操作之一在美国和欧洲。亚博老虎机网登录它分割和重组原子波,科学家可以观察到浪峰的位置。
“我们的研究首次提供了直接的实验证据表明,一个表面25纳米(一米的25/1000000000)导致原子波的波峰,转变“Perreault说。“这表明范德华相互作用可能是一个小规模的力量,但它是一个原子的大事。”
Perreault和克罗宁发现原子比25纳米表面非常强烈吸引的表面因为范德华相互作用强烈,所以原子加速与一百万克的力量。
“g”是一个重力加速度。g是一个日常生活的经验——这是一个人的力感觉从地球的引力。过山车骑手可能觉得3到4 g的短暂时刻在一程。战斗机飞行员可以体验到8 g的加速度战术演习期间短暂,但可以黑色如果接受4到6 g的超过几秒钟。
“我们可能会说,当一个原子是10至20纳米的表面,它被吸向表面力自身重量一百万倍,”克罗宁说。“当它越来越近,它变得更加困难。”
原子的瞬时加速度经过它时表达的表面是一个著名的方程与一个原子的速度对其波长,克罗宁说。当原子加速接近表面,其波长变短。当远离表面,原子回到原来的波长。Perreault和克罗宁使用原子干涉仪测量波长位移。
纳米技术研究的目标是建立更小的晶体管和汽车,例如,比目前存在。原子光学研究的目标是利用原子的波行为的方式将使导航更精确的陀螺仪,重力梯度仪对地下映射和其他领域的传感器。
“我认为我们的工作的影响源于原子光学和纳米技术领域的交集,“Perreault说。”它回答的问题可以使小型化多远一个原子光学设备——例如,一种设备,指导原子芯片上形成一个很小的干涉仪——在此之前nano-interaction干扰操作。”
认为原子像海浪以及粒子可以追溯到1924年。yabo214它们被称为“德布罗意波”,20世纪初法国量子物理学家王子Louis-Victor de Brogli首次提出原子波的概念。科学家们应对几十年来原子的双波粒性质,在1990年代,他们开始原子冷却到接近绝对零度时,详细研究原子的波属性。
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