🚬 🥛 😑 Em um experimento inovador, os físicos aprenderam a capturar átomos individuais. 🦁 🥨 🙌🏽

Uma nuvem atômica resfriada a laser é visível através de uma câmara de microscópio. Cortesia: Universidade de Otago

No primeiro estudo de física quântica, cientistas da Universidade de Otago “mantiveram” átomos individuais no local e observaram interações atômicas complexas anteriormente invisíveis.

Muitos instrumentos, incluindo lasers, espelhos, uma câmara de vácuo e microscópios coletados no departamento de física de Otago, além de muito tempo, energia e experiência, forneceram uma investigação desse processo quântico, que até agora havia sido calculado apenas pela média estatística de experimentos com um grande número de átomos.

O experimento aprimora o conhecimento moderno, oferecendo uma visão anteriormente invisível do mundo microscópico e surpreendendo os pesquisadores com resultados.

“Nosso método envolve a captura e o resfriamento individual de três átomos a uma temperatura de cerca de um milionésimo de Kelvin usando raios laser altamente focados em uma câmara de hiper vácuo do tamanho de uma torradeira. Combinamos lentamente armadilhas contendo átomos para produzir interações controladas e medi-las ”, diz o professor associado Mikkel F. Andersen, do Departamento de Física de Otago.

Quando três átomos se aproximam, dois formam uma molécula e todos são atingidos pela energia liberada no processo. A câmera do microscópio permite ampliar e considerar esse processo.

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Mikkel Andersen (esquerda) e Marvin Weiland no laboratório de física. Cortesia: Universidade de Otago

“Apenas dois átomos não podem formar uma molécula; a química requer pelo menos três. Nosso trabalho é a primeira vez que esse processo básico foi estudado isoladamente e resultou em resultados surpreendentes que não esperávamos ver ”, diz o Dr. Marvin Weiland, que liderou o experimento.

Por exemplo, os pesquisadores foram capazes de ver o resultado exato de processos individuais e observaram um novo processo quando dois átomos deixaram um experimento juntos. Até agora, esse nível de detalhe não foi observado em experimentos com muitos átomos.

“Ao trabalhar nesse nível molecular, aprendemos mais sobre como os átomos colidem e reagem entre si. Com o desenvolvimento, essa tecnologia poderia fornecer uma maneira de construir e controlar as moléculas individuais de certos produtos químicos ”, acrescenta Weiland.

O professor associado Andersen admite que a técnica e o nível de detalhe podem ser difíceis de entender para aqueles que estão fora do mundo da física quântica, mas ele acredita que a aplicação dessa ciência será útil no desenvolvimento de futuras tecnologias quânticas que possam afetar a sociedade da mesma maneira que as anteriores. tecnologias quânticas que permitiram criar computadores modernos e a Internet.

“A pesquisa, realizada em uma escala cada vez menor, serviu de base para a maioria dos desenvolvimentos tecnológicos nas últimas décadas. Por exemplo, esse é o único motivo pelo qual os telefones celulares modernos têm mais poder computacional do que os supercomputadores da década de 1980, e ficarei muito feliz em ver como nossas descobertas afetarão os avanços tecnológicos no futuro ”, diz o professor associado Andersen.

Os resultados do experimento mostraram que a formação da molécula levou muito mais tempo do que o esperado em comparação com outros experimentos e cálculos teóricos, que atualmente são insuficientes para explicar esse fenômeno. Embora os pesquisadores proponham mecanismos que possam explicar essa discrepância, eles enfatizam a necessidade de um maior desenvolvimento teórico no campo da mecânica quântica experimental.

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Em um experimento inovador, os físicos aprenderam a capturar átomos individuais.

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