Allestimento sperimentale con traiettorie simulate. un. Vista schematica della parte superiore della macchina a trave verticale che mostra l'estremità del deceleratore dell'onda in movimento e il sistema di lenti a quadrupolo. La lente quadrupolare è composta da 4 aste cilindriche sospese da 2 dischi ceramici. Due elettrodi ad anello focalizzano le molecole nella direzione z. Per uno sguardo all'interno, parte del quadrupolo e del grappolo è stata tagliata. Le molecole vengono ionizzate da un laser UV e visualizzate su uno schermo al fosforo situato dietro una piastra multicanale (MCP). L'immagine viene registrata utilizzando una fotocamera con dispositivo ad accoppiamento di carica (CCD) e un tubo fotomoltiplicatore (non mostrato). Le curve rosse mostrano una simulazione delle traiettorie attraverso il sistema di lenti per un raggio lanciato con una velocità di 1,8 m/s. b-g Grafici dello spazio delle fasi che mostrano l'accettazione della configurazione in entrambe le direzioni longitudinale (b-d) e trasversale (e-g), a tre diverse altezze. Si noti che gli assi del pannello g sono scalati di un fattore 10 rispetto al pannello e e f. Le ellissi grigie mostrano la distribuzione del pacchetto di molecole all'uscita del deceleratore. Credito:arXiv:1611.03640 [physics.chem-ph]
(Phys.org)—Un team di ricercatori della Vrije Universiteit Amsterdam ha costruito, per la prima volta, una fontana molecolare Il gruppo ha pubblicato un articolo sulla rivista Lettere di revisione fisica descrivendo come hanno creato la fontana, come funziona e le loro idee su come potrebbe essere utilizzato per misurare con maggiore precisione le costanti fisiche.
Gli scienziati hanno sviluppato fontane atomiche negli anni '80 e da allora sono state applicate a una miriade di applicazioni, l'esempio più noto è probabilmente l'orologio atomico. Lo scopo di una fontana atomica è quello di consentire la misurazione delle caratteristiche degli atomi che si muovono a velocità relativamente basse. Le velocità rallentate sono dovute al modo in cui funziona la fontana:gli atomi vengono raffreddati a una temperatura molto bassa e vengono quindi lanciati verso l'alto dove alla fine rallentano, fermarsi e iniziare a cadere per la forza di gravità. Un orologio atomico funziona impostando lo stato interno di un atomo prima che venga lanciato verso l'alto e quindi rilevando il minuto cambiamento nel suo stato interno mentre torna indietro. Gli scienziati vorrebbero avere accesso a una fontana simile che funzioni a livello molecolare, perché credono che potrebbe essere usato per misurare più accuratamente le costanti fisiche, che a sua volta potrebbe aiutare in test rigorosi del Modello Standard. Sfortunatamente, fino ad ora, ciò non era possibile a causa della difficoltà di raffreddare le molecole senza provocarne la diffusione. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno superato questo problema.
Per creare la fontana molecolare, i ricercatori hanno raffreddato le molecole di ammoniaca combinando due tecniche precedenti e applicandole a un raggio molecolare. Il primo prevedeva l'applicazione di tensioni in un modo a commutazione rapida per rimuovere energia dal raggio. Il secondo prevedeva l'applicazione di un'alta tensione che veniva variata uniformemente per consentire il rallentamento continuo del potenziale del raggio e della sua velocità. Una volta che le molecole sono state rallentate in una trappola, venivano sparati verso l'alto in modo tale da farli subire cambiamenti di velocità e posizione. Sono stati quindi ionizzati da un laser e misurati da un disco rivelatore.
Il dispositivo non è ancora in grado di offrire misurazioni fisiche costanti, però, perché è in grado di rilevare solo una singola molecola per ogni cinque ripetizioni dell'esplosione della fontana, che funziona a meno di un rilevamento al secondo. Ciò significa che ci vorrà molto tempo per raccogliere informazioni sufficienti da una singola fontana per effettuare misurazioni reali. Fortunatamente, poiché più ripetizioni produrranno dati aggiuntivi, il che suggerisce che le misurazioni altamente precise arriveranno sicuramente nel prossimo futuro.
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