armadilha magnética (átomos) - Magnetic trap (atoms)

Uma armadilha magnética é um aparelho que utiliza um gradiente de campo magnético a partículas neutras armadilhas com momentos magnéticos . Embora tais armadilhas têm sido empregues para muitas finalidades na investigação da física, eles são melhor conhecida como a última fase em átomos de arrefecimento para alcançar Bose-Einstein . A armadilha magnético (como uma forma de aprisionamento de átomos muito frio) foi proposto pela primeira vez por David E. Pritchard .

princípio de funcionamento

Muitos átomos têm um momento magnético; sua energia muda em um campo magnético de acordo com a fórmula

.

De acordo com os princípios da mecânica quântica o momento magnético de um átomo serão quantificados ; ou seja, ele vai assumir um dos certos valores discretos. Se o átomo é colocada num campo magnético forte, o seu momento magnético vai ser alinhada com o campo. Se um número de átomos são colocados no mesmo campo, que será distribuído ao longo dos vários valores permitidos de número quântico magnético para esse átomo.

Se um gradiente de campo magnético é sobreposta sobre o campo uniforme, esses átomos cujos momentos magnéticos estão alinhadas com o campo terá energias mais baixas em um campo superior. Como uma bola rolando uma colina, estes átomos tendem a ocupar locais com campos maiores e são conhecidos como átomos "de alta de procura de campo". Por outro lado, esses átomos com momentos magnéticos alinhados em frente ao campo terá energias mais elevadas em um campo mais elevado, tendem a ocupar locais com campos mais baixos, e são chamados de "baixo campo de busca" átomos.

É impossível produzir um máximo local da magnitude do campo magnético no espaço livre; no entanto, um mínimo local pode ser produzido. Este mínimo átomos podem armadilha que são de baixa-campo buscando se eles não têm energia cinética suficiente para escapar o mínimo. Tipicamente, armadilhas magnéticas têm mínimos de campo relativamente pouco profunda e só são capazes de átomos de armadilha cujas energias cinética correspondem a temperaturas de uma fracção de um kelvin . Os mínimos de campo necessário para trapping magnética pode ser produzido em uma variedade de maneiras. Estes incluem armadilhas permanentes magnéticos, armadilhas de configuração Ioffe, armadilhas Quic e outros.

Microchip armadilha átomo

Microchip armadilha atômica desenvolvida em ILS em 2005

A magnitude mínima do campo magnético pode ser realizado com o "microchip átomo". Uma das armadilhas atômicas primeiro microchip é mostrado à direita. O condutor em forma de Z (na verdade, a tira em forma de Z dourado pintado sobre a superfície do Si) é colocado no campo magnético uniforme (fonte do campo não é mostrado na figura). Apenas átomos de energia com spin-campo positivo foram presos. Para evitar a mistura de estados de spin, o campo magnético externo foi inclinado no plano do chip, proporcionando a rotação adiabática da rotação no movimento do átomo. Na primeira aproximação, magnitude (mas não orientação) do campo magnético é responsável pela energia efetiva do átomo preso. O chip é mostrado 2 cm x 2 cm; este tamanho foi escolhido para facilitar a fabricação. Em princípio, o tamanho de tais armadilhas microchip pode ser drasticamente reduzida. Uma variedade de tais armadilhas podem ser fabricados com convencionais litográficas métodos; uma tal variedade é considerada um protótipo de um q-bit célula de memória para o computador quântico . Formas de transferência de átomos e / ou Q-bits entre as armadilhas estão em desenvolvimento; a óptica adiabática (com frequências fora de ressonância) e / ou o controlo eléctrico (com eléctrodos adicionais) é assumida.

Aplicações em Bose-Einstein

Bose-Einstein (BEC) requer condições de muito baixa densidade e de muito baixa temperatura de um gás de átomos. Laser de arrefecimento numa armadilha magneto-óptica (MOT), é tipicamente utilizada para arrefecer átomos para baixo para a gama microkelvin. No entanto, o arrefecimento de laser é limitado pelo impulso recua um átomo recebe de fotões individuais. Atingir BEC requer arrefecimento dos átomos para além dos limites de arrefecimento de laser, o que significa que os lasers utilizados na MOT deve ser desligado e um novo método de aprisionamento concebido. Armadilhas magnéticos têm sido usados para segurar átomos de muito frio, enquanto arrefecimento evaporativo reduziu a temperatura dos átomos suficientes para alcançar BEC.

Referências

Fontes

links externos