Laser Dinginkan Molekul Strontium monofluoride ke Rezim Nol Mutlak

Tinuku
KeSimpulan - Laser membuat molekul super dingin. Molekul suatu hari bisa bekerja sebagai komputer kuantum dengan menggunakan laser.

Para ilmuwan telah mendinginkan molekul pada suhu hanya satu tingkat di atas nol absolut (sekitar -273oC), merupakan langkah penting dalam perlombaan untuk menghasilkan jenis baru ultra-cold matter yang bisa digunakan untuk berbagai hal dari komputasi kuantum kimia.

Edward Shuman, John Barry dan David DeMille, semua dari Yale University di New Haven, Connecticut, menggunakan beberapa trik teknik lama dan baru untuk mendinginkan molekul strontium monofluoride (SrF) hanya beberapa ratus microkelvin. Eksperimen tersebut merupakan pertama kalinya bahwa sebuah molekul telah didinginkan dengan laser in situ dan dilaporkan di Nature.

Regulasi materi yang keren, tetapi impian para fisikawan adalah bagaimana materi ultra-dingin menjadi lebih dingin karena atom dingin yang mendekati nol mutlak maka hukum mekanika kuantum dapat ditegakan. Osilasi yang terkait dengan energi rendah dapat digunakan sebagai ultra-sensitive accelerometers dan jam kuantum, serta atom sendiri dapat tetap bersama untuk membentuk sebuah kuantum "super-atom ' yang dikenal sebagai Bose-Einstein condensate.

DeMille dan timnya ingin mencoba untuk mendinginkan atom molekul yang memungkinkan mereka mempelajari sifat mekanik kuantum kimia. Karena kutub molekul seperti magnet batang kecil (dengan utara dan selatan), properti yang memungkinkan para peneliti untuk membangun sistem di mana partikel dingin dengan mudah dapat berinteraksi, sesuatu yang sulit untuk dilakukan untuk atom.

Mendinginkan molekul jauh lebih sulit daripada mendinginkan atom individu. Atom-atom dapat didinginkan dengan menggunakan laser karena partikel cahaya dari sinar laser diserap dan dipancarkan kembali oleh atom, membuat mereka kehilangan sebagian energi kinetiknya. Setelah ribuan efek tersebut, atom-atom dingin menuju level di atas nol mutlak.

Tetapi itu tidak begitu mudah diterapkan untuk molekul. Molekul yang lebih berat daripada atom membuat kurang responsif terhadap cahaya laser. Dan tidak seperti atom, molekul menyimpan energi dalam obligasi getaran atom dan rotasi atau berputar di seluruh struktur mereka. Semua ini membuat molekul lebih sulit untuk didinginkan.

Salah satu cara untuk membuat molekul ultra-dingin yaitu mendinginkan atom secara individu dan kemudian dijahit secara bersama-sama, tetapi DeMille ingin mencoba untuk mendinginkan seluruh molekul dalam satu sapuan. Timnya menggunakan beberapa trik untuk melakukannya. Pertama, mereka memilih SrF, molekul yang diperhitungkan tidak menunjukkan getaran dan dengan demikian tidak menghambat proses pendinginan. Kedua, mereka memilih warna sinar laser yang menjamin energi diserap oleh molekul tidak akan membuatnya berputar.

Akhirnya, tim menggunakan sumber baru molekul yang pra-pendinginan SrF lebih baik daripada yang telah dilakukan sebelumnya. "Ini lebih baik dari yang kami harapkan, dan secepat mungkin kita bisa berharap," kata DeMille. Tim ini berhasil mencatat molekul SrF dingin pada sekitar 300 microkelvin dalam satu tembakan.

"Suhu yang mampu mereka capai tidak spektakuler rendah," kata Jun Ye, fisikawan dari JILA di Boulder, Colorado. Tetapi Ye mengatakan kemampuan untuk menerapkan teknik dalam berbagai molekul membuatnya menarik: "Jika laser pendingin bekerja akan berpotensi memungkinkan molekul yang berbeda dimasukkan ke dalam rezim ultra dingin."

DeMille mengatakan pada akhirnya, molekul dapat digunakan dalam komputer kuantum. Karakteristik bar 'magnet' bisa berinteraksi satu sama lain melalui medan magnet. Ini dapat berguna untuk melakukan perhitungan kuantum yang mungkin memecahkan kode dan menyelesaikan masalah dalam kimia dan fisika yang terlalu rumit untuk dipecahkan bahkan dengan superkomputer terbesar.

Sekarang, DeMille bersama timnya merencanakan mencapai temperatur yang lebih rendah. "Perhitungan kami menunjukkan ini harus berjalan baik; data awal menunjukkan semua baik-baik saja. Tetapi tidak ada jaminan untuk benar-benar dapat melakukannya."
  1. E. S. Shuman, J. F. Barry and D. DeMille (Department of Physics, Yale University, PO Box 208120, New Haven, Connecticut 06520, USA). Laser cooling of a diatomic molecule, Nature, 19 September 2010, DOI:10.1038/nature09443
  2. Geoff Brumfiel, Nature, DOI:10.1038/news.2010.478
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment