Soğuk Bir Atomun Nanosaniye Zaman Ölçeğinde Süper Çözünürlüklü Görüntüsü Elde Edildi!
Soğuk Atom Sistemleri ve İyon Tuzağı Sistemleri Ne İşe Yarar?
Bu haber 1 yıl öncesine aittir. Haber güncelliğini yitirmiş olabilir; ancak arşivsel değeri ve bilimsel gelişme/ilerleme anlamındaki önemi dolayısıyla yayında tutulmaktadır. Ayrıca konuyla ilgili gelişmeler yaşandıkça bu içerik de güncellenebilir.
Çin Bilimler Akademisi'ne bağlı Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden (USTC) akademisyen Guo Guangcan'ın ekibi, soğuk atom süper çözünürlüklü görüntüleme araştırmalarında önemli bir ilerleme kaydetti. Ekip, bir iyon tuzağı sisteminde tek bir iyonun süper çözünürlüklü görüntüsünü elde etti. Çalışmanın sonuçları Physical Review Letters'da yayınlandı. Deneyi daha iyi anlayabilmek için Soğuk Atom Sistemi ve İyon Tuzağı Sistemlerine bir göz atalım.
Soğuk Atom Sistemi Nedir?
Bir soğuk atom sistemi; atomları aşırı düşük sıcaklıklara kadar (tipik olarak mutlak sıfırın üzerinde bir derecenin milyonda birinden daha azına) soğutmak ve hapsetmek için kullanılan bir dizi deneysel tekniktir. Soğutma tipik olarak lazer soğutma ve buharlaştırma tekniklerinin bir kombinasyonu ile gerçekleştirilir. Atomlar daha sonra manyetik ve/veya elektrik alanların bir kombinasyonu kullanılarak burada tutulur.
Böyle bir sistemde, atomlar temel durum adı verilen en düşük enerjiye sahip oldukları durumdadır. Bu nedenle atomlar çok yavaş hareket eder ve çok uzun bir Broglie dalga boyuna sahiptir, bu da yüksek hassasiyetli ölçümler yapılmasına imkân tanır. Soğuk atom sistemleri; atom fiziği, kuantum optiği, kuantum hesaplama ve metroloji gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Soğuk atom sisteminin bir örneği, çok sayıda bozonun aynı kuantum durumunda olduğu bir madde durumu olan Bose-Einstein yoğunlaşmasıdır (BEC). BEC'ler tipik olarak bir bozon gazının mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara soğutulmasıyla oluşturulur. Bu sıcaklıklarda bozonlar; çok çeşitli kuantum olaylarını incelemek için kullanılabilen tek, tutarlı bir madde dalgası oluşturabilir.
Başka bir örnek, lazer ışınlarının girişimi tarafından oluşturulan periyodik bir potansiyelin kullanıldığı optik kafestir. Bu potansiyel, atomları tuzağa düşürmek ve Mott izolatörleri ve süperakışkanlar dahil olmak üzere çok çeşitli kuantum durumları oluşturmak için kullanılabilir.
Soğuk atom sistemleri; hassas ölçümler, kuantum hesaplama ve kuantum simülasyonu gibi alanlarda geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir. Yüksek hassasiyetleri ve kontrolleri nedeniyle temel fizik ve kuantum mekaniği araştırmalarında da kullanılırlar.
İyon Tuzağı Sistemi Nedir?
Bir iyon tuzağı sistemi; statik ve/veya salınımlı elektrik alanları kullanarak yüklü parçacıkları (tipik olarak iyonları) yakalamak ve manipüle etmek için kullanılan bir cihazdır. İyonlar, hareketlerinin ve iç durumlarının hassas kontrolüne ve manipülasyonuna izin verecek şekilde küçük bir uzay bölgesi ile sınırlanır.
Paul tuzakları, Penning tuzakları ve lineer tuzaklar dahil olmak üzere birkaç tür iyon tuzağı sistemi vardır. Paul tuzakları, iyonları radyal harekette yakalamak için statik ve salınımlı elektrik alanların bir kombinasyonunu kullanırken Penning tuzakları iyonları hem radyal hem de eksenel harekette yakalamak için manyetik ve elektrik alanların bir kombinasyonunu kullanır. Doğrusal tuzaklar, Paul tuzaklarına benzer; ancak iyonları doğrusal bir hareket halinde yakalar.
Bir Paul tuzağında iyonlar, statik ve salınımlı elektrik alanların bir kombinasyonu ile uzayın küçük bir bölgesinde hapsedilir. Statik alanlar silindir şeklinde düzenlenmiş elektrotlar tarafından üretilirken salınımlı alanlar, elektrotlara radyo frekansı (RF) ve/veya mikrodalga sinyalleri uygulanarak üretilir.
Penning tuzağı, iyonları hem radyal hem de eksenel harekette yakalamak için manyetik ve elektrik alanların bir kombinasyonunu kullanır. Kullanılan manyetik alan, düzgün bir manyetik alandır ve iyonları radyal yönde sınırlamak için kullanılır, elektrik alansa iyonları eksenel yönde sınırlamayı sağlar.
İyon tuzak sistemleri; atom fiziği, kuantum hesaplama ve metroloji dahil olmak üzere çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Tek tek iyonların özelliklerini incelemek ve yüksek hassasiyetli ölçümler yapmak için özellikle yararlıdırlar.
Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, sitemizin/uygulamamızın çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, %100 reklamsız ve çok daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.
KreosusKreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.
Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.
PatreonPatreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.
Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.
YouTubeYouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.
Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.
Diğer PlatformlarBu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.
Giriş yapmayı unutmayın!Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.
İyon tuzak sistemleri; yüksek hassasiyet, kontrol ve uzun tutarlılık süreleri nedeniyle tutulan iyonların kübit olarak kullanılabileceği kuantum hesaplama ve kuantum simülasyonunda da kullanılır. Ayrıca temel sabitlerin hassas ölçümleri ve hapsolmuş iyonların spektroskopisi için kullanılırlar.
Peki Bu Çalışmada Ne Yapıldı?
Bu çalışmada araştırmacılar, klasik süper çözünürlüklü görüntüleme alanındaki Stimulated Emission Depletion (STED) mikroskobunun ana fikrini atomik kuantum durumu başlatma ve soğuk atom sisteminin okuma teknolojisi ile birleştirerek benimsediler. İlk kez doğrudan tek bir soğuk atomun (iyon) süper çözünürlüklü görüntülemesini gerçekleştirdiler.
Deneysel sonuçlar, görüntüleme yönteminin uzamsal çözünürlüğünün kırınım sınırını birden fazla mertebe aşabileceğini ve 175 nm'lik görüntüleme çözünürlüğünün, sayısal açıklığı yalnızca 0,1 olan bir objektif lens kullanılarak elde edilebileceğini göstermiştir.
Bu yöntemin zaman çözünürlüğü avantajını daha net bir şekilde göstermek için, araştırmacılar hem 50 ns'lik bir zaman çözünürlüğü hem de 10 nm'lik tek iyon konumlandırma doğruluğu elde ettiler ve bu yöntemi, iyonun tuzaktaki hızlı harmonik salınımlarını net bir şekilde yakalamak için kullandılar. Teorik olarak, görüntüleme hedefinin sayısal açıklığını ve tükenmiş ışığın (halka noktası) merkez sönme oranını artırılarak uzamsal çözünürlük 10 nm'nin altına kadar geliştirilebilir.
Bu deneysel teknik, soğuk atom sistemlerinin çoklu cisim ve korelasyon ölçümünde kullanılmak üzere geliştirilebilir ve diğer soğuk atom sistemleriyle geniş uyumluluğa sahiptir. Optik kafeslere, nötr atomlu optik cımbızlara ve soğuk atom-iyon hibrit sistemlere uygulanabilir.
İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
Soru & Cevap Platformuna Git- 14
- 9
- 7
- 7
- 4
- 1
- 1
- 1
- 0
- 0
- 0
- 0
- Türev İçerik Kaynağı: Phys.org | Arşiv Bağlantısı
- University of Science and Technology of China. Super-Resolved Imaging Of A Single Cold Atom On A Nanosecond Timescale. Alındığı Tarih: 27 Ocak 2023. Alındığı Yer: Phys | Arşiv Bağlantısı
- Nathan Goldman & Jean Dalibard, Alexandre Dauphin, et al. (2013). Direct Imaging Of Topological Edge States In Cold-Atom Systems. PNAS. | Arşiv Bağlantısı
- Shi-Biao Zheng. (2006). Generation Of Cluster States In Ion-Trap Systems. APS. | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 21/12/2024 19:24:19 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/13925
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.