Szklane włókna liczą atomy
Austriaccy naukowcy opracowali metodę liczenia atomów przy pomocy ultracienkich szklanych włókien. Takie odkrycie ma szanse stać się czymś więcej niż tylko przełamaniem kolejnej granicy we współczesnej fizyce kwantowej.
Pomiary dokonywane w skali atomowej są niezwykle skomplikowane. Stworzony układ bardzo szybko ulega zniszczeniu, co praktycznie uniemożliwia zebranie odpowiednich danych. Naukowcom z wiedeńskiego uniwersytetu udało się ominąć ten problem. Wszystko dzięki zastosowaniu niezwykle cienkich szklanych włókien.
Mają zaledwie pięć dziesięciotysięcznych części milimetra grubości, czyli 500 nanometrów. W rzeczywistości są cieńsze od długości fali światła widzialnego. Arno Rauschenbeutel, kierownik zespołu badawczego wyjaśnia, że wspomniana fala świetlna nie pasuje idealnie do włókna. Jej fragment wystaje poza szklany element, co jest kluczowe dla dokonania pomiaru. To właśnie ten fragment fali świetlnej umożliwia naukowcom zliczanie atomów. Jak się to odbywa?
Warto wiedzieć jaki wpływ na zachowanie światła mają atomy. Mogą one pochłaniać fale, modyfikować je i emitować je w różnych kierunkach. W efekcie same atomy są przyspieszane i rzucane z dala od pierwotnej pozycji. W doświadczeniu z wykorzystaniem włókna szklanego ważne jest to, że dzięki niemu oddziaływania światło-atom są niezwykle delikatne i umożliwiają dokonywanie pomiarów.
Wspomniane fragmenty fali świetlnej przechodzące przez włókno i omiatają pewną przestrzeń. Jeżeli któryś z nich napotka atom, to ulegnie delikatnemu przesunięciu, a przy okazji zmieni się długość tej fali. Wszystkie zmiany są rejestrowane przez niezwykle czułe detektory. Uzyskiwane dane pozwalają oszacować ile atomów napotkała dana fala. Dlaczego tak, a nie inaczej?
W odległości mniejszej niż tysięczna część milimetra od włókna szklanego mogą znajdować się setki, a nawet tysiące atomów. Dzięki innowacyjnej metodzie, ich liczba może być oszacowana z dokładnością nawet do 10 atomów. Metoda jest stale udoskonalana, aby możliwe stało się wykrywanie pojedynczych atomów.
Odkrycie może być przełomowe nie tylko dla technik badawczych współczesnej fizyki kwantowej. W przyszłości znajdzie zastosowanie przy projektowaniu ultraczułych detektorów, mogących wykryć pojedyncze cząsteczki gazów. Nie pozostanie obojętne również dla zaawansowanej optyki.
