Оновлення в управлінні атомами: відкриття канадських вчених змінює правила гри у фізиці та технологіях
Вчені з Університету Оттави (Канада) здійснили вражаюче відкриття, яке може суттєво вплинути на управління атомами. Вони навчились з високою точністю контролювати процес іонізації завдяки використанню оптичних вихревих лучів. Це явище, коли атоми втрачають електрони та отримують позитивний заряд, має величезне значення для таких галузей, як квантові обчислення та прискорення частинок. Інформація про дослідження була опублікована у журналі Nature Communications.
Раніше наукові кола вважали, що іонізація зумовлена лише силою або напрямком світла. Проте, нове дослідження вперше показало, що управління іонізацією також залежить від структури самого світла, відкриваючи нові горизонти у фізиці. Наприклад, явище іонізації можна порівняти з блискавкою – в момент, коли атмосфера іонізується, електричний струм може проходити через неї, породжуючи різноманітні природні явища.
Оптичні вихреві промені, що використовувались у дослідженні, є незвичними світловими хвилями — вони закручуються, подібно до водовороту, і мають «пусте» місце в центрі, де інтенсивність світла мінімальна. Це дозволяє їм точніше впливати на атоми на відміну від стандартних лазерів, які випромінюють світло в прямому напрямку. Протягом двох років дослідники проводили експерименти, в результаті яких з’ясували, що ці промені можуть вибирати, які атоми втратять електрони. Це явище називають селективною іонізацією, і воно нагадує точкову лампу, що освітлює лише зазначену ділянку.
Зазвичай іонізація залежить від енергії світла, але вихреві промені вводять новий параметр — момент обертання, зв’язаний із «закрученістю» світла. Тепер дослідники здатні «направляти» або контролювати, як електрон покидає атом, використовуючи світло, що обертається навколо своєї осі.
Це відкриття має потенціал змінити кілька важливих галузей науки і техніки:
- Квантові обчислення: Майбутні комп’ютери, що працюють на рівні атомів, можуть стати потужнішими завдяки точному контролю електронів.
- Прискорення частинок: Необхідне для досліджень у фізиці, зокрема в таких великих прискорювачах, як CERN, може отримати новий імпульс.
- Сверхшвидка візуалізація: Вчені зможуть «знімати» рух електронів з неймовірною швидкістю, що відкриє нові можливості для спостереження за процесами на квантовому рівні.
Експерти вважають, що це відкриття демонструє, як, змінюючи характеристики світла, можливо управляти матерією на атомарному рівні. Важливість даного дослідження підкреслюється з огляду на швидкий розвиток нових технологій і потенційних застосуваннях, які можуть значно змінити наше сприйняття фізичних явищ та технологічні можливості.
Цей прорив може відкрити нові можливості у наукових дослідженнях та практичних застосуваннях, створюючи нові технології, які здатні переписати правила гри у багатьох сферах, зокрема в комп’ютерних науках та природничих науках.
