✍🏾 🏇🏻 🤳🏽 Dans une expérience innovante, les physiciens ont appris à capturer des atomes individuels. 💋 🌝 🚴🏿

Un nuage atomique refroidi par laser est visible à travers une chambre de microscope. Avec la permission de l'Université d'Otago

Dans la première étude sur la physique quantique, des scientifiques de l'Université d'Otago ont «maintenu» des atomes individuels en place et observé des interactions atomiques complexes auparavant invisibles.

De nombreux instruments, dont des lasers, des miroirs, une chambre à vide et des microscopes collectés dans le département de physique d'Otago, ainsi que beaucoup de temps, d'énergie et d'expérience, ont fourni une enquête sur ce processus quantique, qui jusqu'à présent n'avait été calculé que par la moyenne statistique d'expériences avec un grand nombre d'atomes.

L'expérience améliore les connaissances modernes en offrant une vue auparavant invisible du monde microscopique et surprend les chercheurs avec des résultats.

«Notre méthode implique la capture et le refroidissement individuels de trois atomes à une température d'environ un millionième de Kelvin à l'aide de faisceaux laser hautement focalisés dans une chambre hyper-vide de la taille d'un grille-pain. Nous combinons lentement des pièges contenant des atomes pour produire des interactions contrôlées et les mesurer », explique le professeur agrégé Mikkel F. Andersen du Département de physique d'Otago.

Lorsque trois atomes se rapprochent, deux forment une molécule et ils sont tous touchés par l'énergie libérée au cours du processus. La caméra microscopique vous permet d'agrandir et d'envisager ce processus.

Mikkel Andersen (à gauche) et Marvin Weiland dans le laboratoire de physique. Avec l'aimable autorisation de l'Université d'Otago

«Deux atomes seuls ne peuvent pas former une molécule, la chimie en requiert au moins trois. Notre travail est la première fois que ce processus de base est étudié de manière isolée, et il s'est avéré qu'il a donné des résultats étonnants que nous ne nous attendions pas à voir », explique le Dr Marvin Weiland, qui a dirigé l'expérience.

Par exemple, les chercheurs ont pu voir le résultat exact de processus individuels et ont observé un nouveau processus lorsque deux atomes ont quitté une expérience ensemble. Jusqu'à présent, ce niveau de détail n'a pas été observé dans les expériences avec de nombreux atomes.

«En travaillant à ce niveau moléculaire, nous en apprenons davantage sur la manière dont les atomes entrent en collision et réagissent les uns avec les autres. Avec le développement, cette technologie pourrait fournir un moyen de construire et de contrôler les molécules individuelles de certains produits chimiques », ajoute Weiland.

Le professeur agrégé Andersen admet que la technique et le niveau de détail peuvent être difficiles à comprendre pour les personnes extérieures au monde de la physique quantique, mais il pense que l'application de cette science sera utile pour développer de futures technologies quantiques qui pourraient affecter la société de la même manière que les précédentes. technologies quantiques qui ont permis de créer des ordinateurs modernes et Internet.

«La recherche, menée à une échelle de plus en plus petite, a servi de base à la plupart des développements technologiques des dernières décennies. Par exemple, c'est la seule raison pour laquelle les téléphones mobiles modernes ont plus de puissance de calcul que les superordinateurs des années 1980, et je serai très heureux de voir comment nos découvertes affecteront les progrès technologiques à l'avenir », a déclaré le professeur agrégé Andersen.

Les résultats de l'expérience ont montré que la formation de la molécule a pris beaucoup plus de temps que prévu par rapport à d'autres expériences et calculs théoriques, qui sont actuellement insuffisants pour expliquer ce phénomène. Bien que les chercheurs proposent des mécanismes qui peuvent expliquer cette divergence, ils soulignent la nécessité de poursuivre le développement théorique dans le domaine de la mécanique quantique expérimentale.

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Dans une expérience innovante, les physiciens ont appris à capturer des atomes individuels.

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