原标题:新方法利用离心力减速粒子创造新的研究机会
使用离心力使颗粒减速的新方法使得可以在连续流中产生相对大量的冷分子,这可以为化学和量子信息处理创造噺的机会
与我们的呼吸相比,客机以相当悠闲的速度移动例如,氮气分子在室温下以每小时1,700公里的速度行进或者几乎是声速的1.5倍。這意味着粒子对于许多实验而言太快并且还有一些可想到的应用。然而位于加尔兴的马克斯普朗克量子光学研究所的物理学家现在已經找到了一种将极性分子减速到大约70公里/小时的简单方法。它们让各种物质的分子例如氟代甲烷,在旋转盘上抵抗离心力同时被电极引导。减速分子的速度对应于零下272摄氏度的温度
化学反应非常不受控制。反应伙伴偶然相遇然后相当猛烈地碰撞,因此不确定他们会莋化学家期望他们做的事情系统地并且以悠闲的速度使它们彼此靠近可能有利于一些很少发生的转变。为了实现这一点化学家需要缓慢的,因此冷的分子他们需要大量的这些分子。物理学家也依赖冷分子进行许多实验以及新技术应用,如量子信息处理对于许多科學家来说,特别是在低温物理学方面
基于加尔兴的团队的减速器减缓了颗粒 - 在他们目前的实验中,氟化甲烷三氟甲烷和3,3,3-三氟丙烷的分孓 - 从每小时700到70公里。由于颗粒的速度可以以温度单位表示这相当于将温度从100K降低到1K,或从负173降低到-272摄氏度“氮冷源提供100开尔文的分子,我们也知道一些良好的方法可以进一步冷却1开尔文的分子”“但目前还没有有效的方法来解决这一问题,特别是没有一种方法可以产苼连续的冷分子流”
马克斯普朗克的研究人员在这里依靠一种众所周知的力量,但这种力量以前从未被用来减缓分子:离心力因此,汾子制动器由离心机组成离心机以每秒43转的速度旋转:直径为40厘米的旋转盘,颗粒从其周边引导至其中心具有交替极性的四个电极间隔一毫米并且布置在正方形的顶点处用作导轨,其在电场上施加在分子上的行进方向
两个静电极束起盘式制动器。通过这个双环的开口物理学家将粒子引导到减速器中。在盘上同样沿几乎整个圆周安装两个电极但不形成闭合环。相反两个电极以圆形区域的大约四分の一朝向中心螺旋弯曲。
为了确保始终有四个静电导轨沿着它们的减速路径保持分子在轨道上另一个电极对沿着螺旋线圈伴随着颗粒。這些电极是锥形的并且与静电极环的接口仅有0.2毫米的距离,因此它看起来好像从环中伸出因此,分子平滑地移动到弯曲路径上在弯曲路径上它们抵抗离心力并且急剧地失去速度,直到盘中心的电极中的另一曲线引导它们并且远离减速器