นักฟิสิกส์ได้เปิดเผยวิธีใหม่ในการควบคุมสปินของอะตอมความสำเร็จที่สามารถเปิดทางสำหรับเซ็นเซอร์รูปแบบใหม่ในขณะที่ยังส่องแสงในฟิสิกส์พื้นฐาน
ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์สามารถเขยิบได้สปินของอะตอมในอดีตความสำเร็จใหม่นี้มีรายละเอียดในวารสาร Nature ฉบับที่ 6 มิถุนายนเป็นครั้งแรกที่พวกเขาทำมันในก๊าซแช่เย็นแปลก ๆ ที่เรียกว่าคอนเดนเสท Bose-Einstein-
นักวิจัยกล่าวว่าการค้นพบอาจเป็นก้าวไปสู่สปินโทนิกส์หรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้การหมุนของอิเล็กตรอนแทนประจุเพื่อรับข้อมูล
รูบิเดียมเย็น
ทีมวิจัยจากสถาบันควอนตัมร่วมสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST) และมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ใช้เลเซอร์หลายตัวในการดักจับอะตอมรูบิดีมในห้องสูญญากาศ อะตอมรูบิเดียมอยู่ในเมฆขนาดเล็กประมาณ 10 ไมโครเมตรที่ด้านข้างซึ่ง 1 ไมโครเมตรมีขนาดเท่ากับแบคทีเรีย อะตอมถูกทำให้เย็นลงไม่กี่พันล้านองศาเหนือศูนย์แน่นอน -Wacky Physics: อนุภาคเล็ก ๆ ที่เจ๋งที่สุดในธรรมชาติ-
ด้วยการทำให้อะตอมเย็นลงนักวิจัยได้สร้างคอนเดนเสท Bose-Einstein ซึ่งเป็นก๊าซชนิดพิเศษที่อะตอมทั้งหมดอยู่ในสภาวะเชิงกลควอนตัมเดียวกันซึ่งหมายความว่าพวกเขาทั้งหมดมีสปิน "ขึ้น" หรือ "ลง"; คอนเดนเสทเปิดเผยปรากฏการณ์ที่สามารถมองเห็นได้ตามปกติในระดับอะตอมเท่านั้น
นอกจากนี้อะตอมที่เย็นมากนั้นง่ายต่อการติดตามเนื่องจากพวกมันเคลื่อนที่ค่อนข้างช้า ที่อุณหภูมิปกติอะตอมจะเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วและอุปกรณ์จะต้องใหญ่ขึ้น “ คุณต้องการให้เวลากับตัวเองอะตอม ultracoldให้คุณ "นักวิจัยการศึกษา Ian Spielman นักฟิสิกส์ NIST กล่าว" และคุณสามารถทำสิ่งทั้งหมดในพื้นที่น้อยลง "
จากนั้นนักวิจัยก็ใช้เลเซอร์อีกชุดหนึ่งเพื่อผลักก๊าซเย็นเบา ๆ การกดขนาดเล็กนั้นย้ายอะตอมพอที่ทีมจะเห็นอะตอมที่มีสปินที่แตกต่างกันหรือการจัดตำแหน่งแม่เหล็กย้ายไปด้านใดด้านหนึ่งหรืออีกด้านหนึ่งขึ้นอยู่กับว่าพวกเขากำลังหมุนขึ้นหรือลง
การเคลื่อนไหวเรียกว่าเอฟเฟกต์สปินฮอลล์ มันเกี่ยวข้องกับอนุภาคของสปินที่แตกต่างกันเคลื่อนที่ไปด้านหนึ่งหรืออีกด้านหนึ่งของวัสดุเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมัน อนุภาค - พวกเขาสามารถเป็นอิเล็กตรอนหรืออะตอม - เคลื่อนที่ตั้งฉากกับทิศทางของกระแสไฟฟ้า
ตรวจพบเอฟเฟกต์สปินฮอลล์มาก่อนในเซมิคอนดักเตอร์ แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มีการทดลองกับคอนเดนเสท Bose-Einstein
ด้วยการกระตุ้นให้เกิดผลกระทบนี้ในรูบิดีมทีม NIST แสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถควบคุมได้ว่าอะตอมของสปินที่แตกต่างกันไปในกรณีนี้โดยใช้เลเซอร์
Spintronics และเซ็นเซอร์
แนวคิดมีแอปพลิเคชั่นอื่น ๆ ซึ่งหนึ่งในนั้นคือ "Spintronics" คอมพิวเตอร์ spintronic จะสามารถจัดเก็บข้อมูลได้มากขึ้นและคำนวณได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม
ในขณะที่ไม่มีใครเข้ามาใกล้กับการพัฒนาวงจร spintronic แต่ใกล้กับขอบฟ้าเป็นเซ็นเซอร์เฉื่อยที่ดีกว่าซึ่งตรวจจับการเร่งความเร็วและการเคลื่อนไหว มีการใช้งานที่ซับซ้อนในการทดลองทางฟิสิกส์ Spielman กล่าว ตัวอย่างเช่นการดูอะตอมของสปินที่แตกต่างกันสามารถแสดงความแตกต่างเล็ก ๆ ในสนามแรงโน้มถ่วงและสนามแม่เหล็ก
ว่าฟิสิกส์พื้นฐานการทดลองแสดงให้เห็นว่าเนื่องจากเป็นไปได้ที่จะชักนำให้เกิดเอฟเฟกต์สปินฮอลล์ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะชักนำให้ลูกพี่ลูกน้องควอนตัมกลไก เอฟเฟกต์ควอนตัมสปินฮอลล์อธิบายถึงสถานะของสสารที่มีอยู่ในวัสดุสองมิติที่มักจะเป็นฉนวนมากกว่าตัวนำไฟฟ้า มันเกี่ยวข้องกับอนุภาคสปินอัพ-โดยปกติแล้วอิเล็กตรอน-ดำเนินการตามขอบหนึ่งของฉนวนในขณะที่อิเล็กตรอนหมุนลงจะเดินทางไปอีกด้านหนึ่ง ที่จะได้รับการสำรวจในการทดลองในอนาคต Spielman กล่าว
Matthew Beeler ผู้เขียนนำและตอนนี้นักวิทยาศาสตร์พนักงานที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัย Johns Hopkins กล่าวว่าการทดลองขยาย "กล่องเครื่องมือ" ที่มีให้สำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ต้องการจัดการอนุภาคและสปินของพวกเขา “ พลังคือความสามารถในการรวมเครื่องมือในรูปแบบใหม่คุณสามารถใช้เอฟเฟกต์สปินฮอลล์และเพิ่มเข้าไปในอย่างอื่น” เบลเลอร์กล่าว
ติดตามเรา@livescience-Facebook-Google+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับLiveScience.com-
