Rekor Mengukur Dorongan Atom Terkecil

Tinuku
(KeSimpulan) Pada 174/1000000000000 newton, 'yoctoforce' baru adalah yang terkecil yang sebelumnya belum pernah diukur. Dengan mendorong sekelompok 60 ion dengan medan listrik kecil, para peneliti telah mengukur kekuatan yang paling mini. Hasilnya, pengukuran yoctonewtons (10-24 newton), mengalahkan rekor terendah sebelumnya beberapa kali lipat.

Tim peneliti di belakang pengukuran yang berbasis di National Institute of Standards and Technology di Boulder, Colorado, berharap teknik ini akhirnya dapat menciptakan alat-alat baru untuk mengukur fitur yang sangat kecil dari permukaan material. Pengukuran berdaya kecil sangat penting untuk pencitraan permukaan atom dan mendeteksi perputaran nuklir berputar, tetapi sulit dibuat karena dimensi kecil yang terlibat.

Untuk saat ini, peneliti telah berhasil mengukur sekitar satu attonewton (10-18N) dari gaya dengan memberi dorong kecil untuk dayung mikroskopis atau kawat, kemudian mengawasi mereka bergetar. Sistem ini bekerja dengan baik, tetapi dibatasi oleh faktor-faktor seperti size yang relatif besar.

Teknik eschews baru dengan sistem dayung yang mendukung hanya 60 beryllium-9 ion (Bahasa Indonesia menyebut berilium). Kelompok meratakan ion menjadi 'pancake' kecil dan dihentikan di udara dengan menggunakan medan magnet. Tim peneliti kemudian menembakkan laser pada ion. Michael Biercuk, peneliti utama yang sekarang di University of Sydney, Australia, melaporkannya di server physics preprint arXiv.org.

Meggunakan tuning laser dengan hati-hati, mereka mengambil energi dari atom pancake sampai mencapai suhu hanya 0,5 millikelvins. Tim kemudian mengetuk dengan medan listrik kecil. Dorongan itu menggelengkan ion dan menyebabkan perubahan jika dilihat dalam pantulan cahaya laser. Berdasarkan perubahan ukuran, tim peneliti dapat mengukur kekuatan sekecil yoctonewtons 174 (sekitar seribu kali lebih kecil dari rekor pengukuran sebelumnya).

"Apa yang membuat ini bekerja adalah sistem sangat ringan," kata Chris Monroe, fisikawan dari University of Maryland di College Park yang tidak terlibat dalam penelitian.

Hukum kedua Newton menyatakan bahwa gaya gerak adalah sama dengan produk massa dan percepatan, sehingga massa kecil akan sensitif terhadap kekuatan kecil. Beratnya sekitar 0,1 yoctokilograms, 60 berilium-9 ion menjadi salah satu gaya paling ringan yang mungkin deteksi.

Tidak ada yang baru tentang teknik ini, kata Monroe. Kelompok atom ultra dingin sudah banyak menjadi fokus dari banyak studi. Tim memberikan wawasan bahwa ion ultracold akan membuat kekuatan bagi kepekaan detektor. Dalam makalah mereka, para peneliti mengatakan bahwa pendeteksian sensitif bahkan mungkin lebih mungkin dilakukan dengan lebih sedikit ion.

Monroe mengatakan bahwa dirinya pada prinsipnya setuju, tetapi ada catatan bahwa jumlah ion menyusut, sehingga sinyal laser menjadi penting untuk pengukuran. Tim peneliti mengatakan bahwa sebuah ion tunggal bisa mendeteksi suatu kekuatan yang lebih kecil. Benar, kata Monroe, dengan asumsi ion itu sendiri dapat diukur secara akurat.

Akhirnya, tim berharap bahwa ion beryllium dapat digunakan sebagai detektor kekuatan kecil di segala macam pengukuran. "Pada prinsipnya, anda dapat mencoba menggunakan ini untuk pengukuran gaya yang fundamental," kata Konrad Lehnert, peneliti dari JILA di Boulder, yang memegang rekor pengukuran sebelumnya menggunakan getaran kawat. Secara khusus, ada kemungkinan untuk menguji gravitasi dan efek kuantum pada skala ultra-pendek.

Tapi Monroe memperingatkan bahwa teknik ini tidak boleh oversold. Ion harus diisolasi dalam ruang vakum agar bekerja, ini akan membuat aplikasi yang sebenarnya rumit. "Tidak akan dapat digunakan untuk mencari minyak atau apapun," kata Monreo. Tapi ia menambahkan bahwa kemungkin untuk mengembangkan atom pancake menjadi sesuatu yang lebih praktis.
  1. Biercuk, M. J., Uys, H., Britton, J. W., VanDevender, A. P. & Bollingerz, J. J. Preprint arxiv.org/abs/1004.0780v2 (2010).
  2. Teufel, J. D., Donner, T., Castellanos-Beltran, M. A., Harlow, J. W. & Lehnert, K. W. Nature Nanotechnol. 4, 820-823 (2009).
  3. Brumfiel, G. 19 April 2010, Nature, doi:10.1038/news.2010.187
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment