رکورد جدید سنجش طول عمر اتم ثبت شد
محققان موسسه نیلز بور موفق به اندازه‌گیری طول عمر سطح انرژی بسیار پایدار اتمهای منیزیم با دقت بسیار بالا شده‌اند.
به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)، اتمهای منیزیم در پژوهش‌های با ساعتهای اتمی فوق دقیق مورد استفاده هستند. سنجش‌های جدید، نشان‌دهنده طول عمر 2050 ثانیه بوده که معادل حدود نیم ساعت است. این طولانی‌ترین عمر سنجیده شده در آزمایشگاه به شمار می‌رود.
این پژوهش که در مجله «فیزیکال ریویو لترز» منتشر شده، از اتمهای منیزیمی تشکیل شده است که با نور لیزر در یک به اصلاح تله مغناطیس نوری ضبط شده و تا دمای نزدیک به صفر مطلق - منفی 273 درجه سلسیوس - سرد شده‌اند.
این اتمها سپس با نور لیزر تحریک شده که منجر به پرش الکترونها از حالت زمینه خود به سطح بالاتر انرژی می‌شود. این سطح بالاتر انرژی، حالت برانگیخته نام دارد اما معمولا بسیار غیرثابت بوده و طی چند نانوثانیه محو می‌شود.
این در حالی است که برخی حالات خاص ممکن است از طول عمر بیشتر تا چند ثانیه یا بیشتر برخوردار باشد که به آن حالت «شبه پایدار» می‌گویند.
به گفته محققان، کار با برخی از اتمها برای پرش به سطح برانگیخته، آسان و با برخی دیگر سخت است و هر میزان این کار مشکلتر انجام شود، مدت عمر آن طولانی‌تر خواهد بود. این دانشمندان به کار با منیزیم 24 ایزوتوپی که یکی از معمولترین اشکال این اتم است پرداختند.
این اتم از یک حالت نیمه پایدار برخوردار است که برانگیختن آن بسیار سخت است، اما محققان با استفاده از شیوه خاص خود توانستند اتمهای منیزیم را به حالت نیمه پایدار برده و رکورد طول عمر نیم ساعته را به ثبت برسانند.
طول عمر بالای حالت برانگیخته اتمهای منیزیم بر توسعه ساعتهای اتمی فوق دقیق تاثیر گذاشته که گروه تحقیقاتی موسسه «نیلز بور» اکنون در حال کار برای ساخت آن هستند.
ساعت اتمی از گاز اتمهای منیزیم تشکیل شده که در یک تله با استقاده از نور لیزر و میدان‌های مغناطیسی نگهداری شده و تا منفی 273 درجه سلسیوس خنک شده‌اند. در این حالت محققان می‌توانند ویژگی‌های کوانتومی اتمها را استخراج کرده و آنها را مانند یک ساعت با پاندول به کار وادارند.
الکترون‌های اتم در مدارهای ثابت در اطراف هسته حرکت کرده و با استفاده از نور لیزر فوق ثابت می‌توان الکترونها را بین دو مدار پرش داد.
از ساعتهای فوق دقیق اتمی برای تایید نظریه نسبیت انشتین و همچنین آزمایش احتمال تغییر ثابتهای طبیعت در طول زمان استفاده می‌کنند. همچنین می‌توان از این ساعتها برای مسیریابی برای مثال جی‌پی‌اس و ارتباطات فوق سریع استفاده کرد.
منبع:شبکه فیزیک هوپا
محققان موسسه نیلز بور موفق به اندازه‌گیری طول عمر سطح انرژی بسیار پایدار اتمهای منیزیم با دقت بسیار بالا شده‌اند.
این پژوهش که در مجله «فیزیکال ریویو لترز» منتشر شده، از اتمهای منیزیمی تشکیل شده است که با نور لیزر در یک به اصلاح تله مغناطیس نوری ضبط شده و تا دمای نزدیک به صفر مطلق - منفی 273 درجه سلسیوس - سرد شده‌اند.
این اتمها سپس با نور لیزر تحریک شده که منجر به پرش الکترونها از حالت زمینه خود به سطح بالاتر انرژی می‌شود. این سطح بالاتر انرژی، حالت برانگیخته نام دارد اما معمولا بسیار غیرثابت بوده و طی چند نانوثانیه محو می‌شود.
این در حالی است که برخی حالات خاص ممکن است از طول عمر بیشتر تا چند ثانیه یا بیشتر برخوردار باشد که به آن حالت «شبه پایدار» می‌گویند.
به گفته محققان، کار با برخی از اتمها برای پرش به سطح برانگیخته، آسان و با برخی دیگر سخت است و هر میزان این کار مشکلتر انجام شود، مدت عمر آن طولانی‌تر خواهد بود. این دانشمندان به کار با منیزیم 24 ایزوتوپی که یکی از معمولترین اشکال این اتم است پرداختند.
این اتم از یک حالت نیمه پایدار برخوردار است که برانگیختن آن بسیار سخت است، اما محققان با استفاده از شیوه خاص خود توانستند اتمهای منیزیم را به حالت نیمه پایدار برده و رکورد طول عمر نیم ساعته را به ثبت برسانند.
طول عمر بالای حالت برانگیخته اتمهای منیزیم بر توسعه ساعتهای اتمی فوق دقیق تاثیر گذاشته که گروه تحقیقاتی موسسه «نیلز بور» اکنون در حال کار برای ساخت آن هستند.
ساعت اتمی از گاز اتمهای منیزیم تشکیل شده که در یک تله با استقاده از نور لیزر و میدان‌های مغناطیسی نگهداری شده و تا منفی 273 درجه سلسیوس خنک شده‌اند. در این حالت محققان می‌توانند ویژگی‌های کوانتومی اتمها را استخراج کرده و آنها را مانند یک ساعت با پاندول به کار وادارند.
الکترون‌های اتم در مدارهای ثابت در اطراف هسته حرکت کرده و با استفاده از نور لیزر فوق ثابت می‌توان الکترونها را بین دو مدار پرش داد.
از ساعتهای فوق دقیق اتمی برای تایید نظریه نسبیت انشتین و همچنین آزمایش احتمال تغییر ثابتهای طبیعت در طول زمان استفاده می‌کنند. همچنین می‌توان از این ساعتها برای مسیریابی برای مثال جی‌پی‌اس و ارتباطات فوق سریع استفاده کرد.
منبع:شبکه فیزیک هوپا