29.03.2020
PL EN
05.02.2020 aktualizacja 05.02.2020

Ultrazimne zderzenia jon-atom w reżimie kwantowym

Schemat obrazujący pojedynczy jon zanurzony w ultrazimnym gazie atomów. Źródło: Wydział Fizyki UW Schemat obrazujący pojedynczy jon zanurzony w ultrazimnym gazie atomów. Źródło: Wydział Fizyki UW

Dr Michał Tomza z Instytutu Fizyki Teoretycznej Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, wspólnie z Dariuszem Wiaterem, doktorantem tego wydziału, oraz badaczami z Uniwersytetu w Amsterdamie, zrealizowali po raz pierwszy ultrazimne zderzenia w reżimie kwantowym pomiędzy pojedynczym jonem oraz atomami. Wyniki prac opublikowało czasopismo Nature Physics.

Jak przypomniał Wydział Fizyki UW (FUW) w przesłanym PAP komunikacie, w ciągu ostatnich lat fizycy opracowali techniki tworzenia ekstremalnie zimnych atomów i jonów. Te bardzo zimne cząstki mają wiele zastosowań, na przykład można je wykorzystać jako elementy składowe komputerów kwantowych i bardzo precyzyjnych zegarów. Idealnie do takich zastosowań mogłyby również nadać się mieszaniny bardzo zimnych atomów i jonów, ale jak dotąd, pomimo wielu starań, możliwe było jedynie osobne schłodzenie poszczególnych rodzajów cząstek do wymaganych temperatur.

W opublikowanym artykule polscy i holenderscy naukowcy przedstawili połączone teoretyczne i eksperymentalne wyniki badań, w których udało się stworzyć taką ultrazimną mieszaninę po raz pierwszy. Było to możliwe między innymi dzięki użyciu ciężkich jonów iterbu zanurzonych w ultrazimnym gazie lekkich atomów litu. Analiza teoretyczna, prowadzona przez dr. Tomzę i mgr. Wiatera, pozwoliła potwierdzić, że rzeczywiście osiągnięto reżim kwantowy zderzeń jon-atom. Dodatkowo, poprzez zbudowanie kompletnego modelu teoretycznego, który odtwarzał wyniki pomiarów, udało się po raz pierwszy określić parametry zderzeń kluczowe do opisu dynamiki badanej mieszaniny. Otrzymane wyniki są efektem kilkuletniej współpracy dr. Tomzy z grupą doświadczalną dr. Gerritsmy z Uniwersytetu w Amsterdamie.

"Uzyskane wyniki otwierają wiele nowych możliwości, takich jak kontrola zderzeń pomiędzy jonami i atomami przy użyciu pola magnetycznego. Otrzymana ultrazimna kwantowa mieszanina jonów i atomów może służyć również jako nowa platforma do kwantowych symulacji fizyki wielu ciał. Inną możliwością może być realizacja komputera kwantowego opartego na jonach chłodzonych ultrazimnymi atomami" - podaje FUW.

Badania wsparły: Narodowe Centrum Nauki (grant OPUS), Fundacja Nauki Polskiej (grant First Team) oraz Europejska Rada ds. Badań Naukowych (ERC- European Research Council, grant Starting).

PAP - Nauka w Polsce

agt/

Copyright © Fundacja PAP 2020