ลืมเรื่องสายไฟ ซิลิกอน และไฟฟ้าไปได้เลย นักฟิสิกส์ได้พัฒนาวงจรรูปแบบใหม่ที่มีขนาดเล็กกว่าการเต้นของแก๊สในลำแสงเลเซอร์เพียงเล็กน้อย ด้วยการออกแบบท่าเต้นอะตอมของก๊าซเย็นจัดนี้ให้ไหลเป็นกระแสที่สามารถควบคุมและเปิดและปิดได้ นักวิทยาศาสตร์ได้ก้าวไปสู่การสร้างอุปกรณ์ “อะตอมโทรนิก” เครื่องแรกของโลกหมุนโดนัทแก๊สเย็นพิเศษนี้หมุนโดยไม่มีแรงเสียดทาน สร้างกระแสของอะตอมที่สามารถใช้พัฒนาเซ็นเซอร์ “อะตอมโทรนิก” ตัวแรกได้
สถาบันร่วมควอนตัม
Atomtronics เป็นสนามเล็กขนาดเล็กและส่วนใหญ่เป็นทฤษฎีโดยอิงตามแนวคิดที่ว่าอะตอมในสถานะควอนตัมที่ผิดปกติของสสารอาจเป็นทางเลือกแทนอิเล็กตรอนที่พยายามและจริงสำหรับการสร้างอุปกรณ์ที่มีประโยชน์ ผู้เสนอภาคสนามได้ร่างแบบพิมพ์เขียวสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิมหลายรุ่นตั้งแต่สายไฟและแบตเตอรี่ไปจนถึงทรานซิสเตอร์และไดโอด
ที่ Joint Quantum Institute ใน Gaithersburg, Md. นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Anand Ramanathan และเพื่อนร่วมงานของเขาหวังว่าจะใช้ก๊าซเย็นจัดที่เรียกว่าคอนเดนเสทของ Bose-Einstein เพื่อสร้างเซ็นเซอร์อะตอมโทรนิก ในเอกสารฉบับต่อไปในPhysical Review Lettersทีมงานรายงานการสร้างก๊าซนี้โดยการทำให้อะตอมโซเดียมเย็นลงที่แขวนอยู่ในสนามแม่เหล็ก จากนั้นนักวิจัยได้ดักจับอะตอมไว้ในลำแสงเลเซอร์คู่หนึ่งคู่และทำให้อะตอมเย็นลงเหลือน้อยกว่า 10 พันล้านองศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ ลำแสงทั้งสองยังทำให้คอนเดนเสทก่อตัวที่อุณหภูมิต่ำเหล่านี้กลายเป็นโดนัทแบนๆ โดยมีรัศมีประมาณ 20 ไมโครเมตร
“เราต้องใช้ความระมัดระวังอย่างมากในการสร้างกับดัก” รามานาธานกล่าว “เราต้องทำให้มันราบรื่นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้แน่ใจว่าความไม่สมบูรณ์มีบทบาทเพียงเล็กน้อย”
เลเซอร์คู่ที่สองส่งพลังงานไปยังโดนัทเพื่อเริ่มหมุน
เนื่องจากอะตอมในคอนเดนเสทมีลักษณะเป็นอนุภาคควอนตัมเดี่ยวที่เชื่อมโยงกัน วงแหวนของสารดังกล่าวจึงไม่เร่งความเร็วหรือช้าลงทีละน้อย โดยจะข้ามไปมาระหว่างความเร็วที่ต่างกัน เหมือนกับเครื่องปั่นหากสามารถเปลี่ยนการตั้งค่าได้ในทันที นักวิทยาศาสตร์เลือกการตั้งค่าต่ำสุดสำหรับแหวนของพวกเขา ประมาณหนึ่งรอบทุกวินาที
เนื่องจากคอนเดนเสทเกิดขึ้นโดยไม่มีการเสียดสี ในทางทฤษฎีแล้ว วงแหวนนี้ควรหมุนตลอดไป ด้วยปัญหาทางเทคนิคที่ถูกจำกัด ทีมวิจัยจึงเก็บมันไว้ประมาณ 40 วินาที ตลอดอายุของคอนเดนเสท
“นี่เป็นครั้งแรกที่มีคนทำคอนเดนเสทรูปวงแหวนจริงๆ” Gretchen Campbell สมาชิกในทีมและนักฟิสิกส์กล่าว “เราหวังว่าจะใช้คอนเดนเสทนี้ในลักษณะที่ตัวนำยิ่งยวดถูกนำมาใช้ในการปรับปรุงอุปกรณ์และเซ็นเซอร์ที่ได้รับการปรับปรุง”
แนวคิดแรกของเธอเกี่ยวกับอุปกรณ์ที่มีประโยชน์ได้รับแรงบันดาลใจจากอุปกรณ์รบกวนควอนตัมที่มีตัวนำยิ่งยวด หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า SQUID อุปกรณ์เหล่านี้เผยให้เห็นสนามแม่เหล็กที่อ่อนมากโดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของกระแสในวงจรเซมิคอนดักเตอร์
ด้วยหลักการที่คล้ายคลึงกัน ทีมงานของแคมป์เบลล์เชื่อว่าคอนเดนเสทของ Bose-Einstein สามารถให้เซ็นเซอร์การหมุนที่มีความไวสูงได้ พวกเขาเพิ่ม “จุดเชื่อมต่อที่อ่อนแอ” ให้กับวงแหวนคอนเดนเสทซึ่งเป็นอุปสรรคที่สร้างขึ้นโดยเลเซอร์สีน้ำเงินที่สามารถเร่งหรือปิดการไหลได้ ในทางทฤษฎี ถ้าคอนเดนเสทยังคงนิ่งอยู่และมีสิ่งกีดขวางที่ติดอยู่กับเซ็นเซอร์ที่กำลังหมุน บาเรียนั้นจะทำให้กระแสไฟกระโดดอย่างกะทันหันที่ความเร็วการหมุนที่แน่นอน
แนวทางของทีมในการสร้างอุปกรณ์อะตอมโทรนิกส์เป็นเพียงหนึ่งในครึ่งโหลที่ถูกไล่ล่าในห้องปฏิบัติการทั่วโลก Dana Anderson นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโคโลราโดที่โบลเดอร์กล่าวว่า “พวกเขาได้เพิ่มเครื่องมืออื่นที่เราสามารถเริ่มใช้เพื่อสร้างกล่องเครื่องมืออะตอมโทรนิกส์
ผู้บุกเบิกทั้งหมดเหล่านี้หวังว่า สำหรับการใช้งานบางอย่าง อะตอมจะพิสูจน์ให้เห็นว่าน่าสนใจมากกว่าอิเล็กตรอน
เบื้องหลังการเกิดของULTRACOOL
เครดิต: NIST
นักฟิสิกส์ Satyendra Nath Bose และ Albert Einstein เสนอในปี 1924 ว่าอะตอมจำนวนมากสามารถถูกทำให้เย็นลงได้จนถึงจุดที่พวกมันรวมตัวกันในสถานะควอนตัมเดียว นำเอฟเฟกต์ของอะตอมมาสู่ระดับที่สามารถเข้าถึงได้โดยการทดลองในห้องปฏิบัติการ แต่จนถึงปี 1995 นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ โดยใช้เลเซอร์เพื่อทำให้อะตอมของรูบิเดียม-87 เย็นลงอย่างระมัดระวังจนถึงอุณหภูมิที่น้อยกว่าหนึ่งในล้านขององศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2544 ยกย่องความสำเร็จนี้ ซึ่งทำได้โดยใช้โซเดียมอะตอม ภาพนี้แสดงการกระจายของความเร็วอะตอมในก๊าซรูบิเดียมก่อน (ซ้าย) และหลัง (กลางและขวา) การก่อตัวของคอนเดนเสท
แนะนำ : รีวิวเครื่องใช้ไฟฟ้า | รีวิวอาหารญี่ปุ่น| รีวิวที่เที่ยว | ดาราเอวี
