Pułapki magnetycznej (atomy) - Magnetic trap (atoms)

Pułapki magnetycznej jest urządzeniem, które stosuje się gradientu pola magnetycznego do wychwytywania cząstek obojętnych z momentów magnetycznych . Chociaż takie pułapki są stosowane do wielu celów, w badań fizycznych, ale są najlepiej znane w ostatnim etapie chłodzenia atomów osiągnąć BEC . Pułapki magnetycznej (jako sposób zatrzymując bardzo zimne węgla) została zaproponowana przez Davida E. Pritchard .

Zasada działania

Wiele atomy mają moment magnetyczny; ich energii zmienia się w polu magnetycznym , zgodnie ze wzorem

,

Zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej moment magnetyczny atomu będzie skwantowane ; to znaczy, to zajmie na jednej z określonych wartości dyskretnych. Jeśli atom jest umieszczony w silnym polu magnetycznym, którego moment magnetyczny jest dostosowane do pola. Jeżeli liczba atomów jest umieszczony w tym samym kierunku, to dzieli się je na różne dozwolone wartości magnetycznego liczby kwantów dla tego atomu.

Jeżeli gradient pola magnetycznego jest nałożony na obszarze jednolitej, te atomy, których Momenty magnetyczne są ustawione w linii z pola będą miały niższe energie w wyższym polu. Jak potoczyły się w dół wzgórza, atomy te będą miały tendencję do zajmowania miejsc z wyższych dziedzinach i są znane jako „high-polowych poszukiwania” atomów. Odwrotnie, te atomy z momentów magnetycznych ustawionych naprzeciwko dziedzinie będą miały wyższe energie w wyższym zakresie, mają tendencję do zajmowania miejsc o niższych obszarach i są nazywane „low-field” poszukiwania węgla.

To jest niemożliwe do uzyskania lokalnego maksimum wielkości pola magnetycznego w wolnej przestrzeni; Jednakże, może być wytwarzany lokalnego minimum. Ten minimalny atomy mogą pułapki, które są nisko pole poszukiwania, jeśli nie mają one wystarczająco dużo energii kinetycznej do ucieczki minimum. Zazwyczaj pułapki magnetycznej stosunkowo płytkie minima pola i są w stanie atomów pułapki, których energia kinetyczna odpowiadać temperaturze ułamek kelwin . Minima pola wymagane do wyłapywania magnetycznego mogą być produkowane w różnych sposobów. Należą do nich na stałe pułapek magnetycznych, pułapki konfiguracyjnych Ioffe, pułapki QUIC i innych.

Mikrochip atom pułapka

Microchip pułapka atomowa opracowany w ILS w 2005 roku

Minimalna wielkość pola magnetycznego może być realizowany z „atom mikroprocesora”. Jednym z pierwszych mikroukładowego pułapkach atomowych jest pokazany po prawej stronie. Przewód w kształcie litery Z (w rzeczywistości złoty kształcie litery taśmy namalowany na powierzchni SI) jest umieszczony w jednorodnym polu magnetycznym (źródło Pole nie pokazano na rysunku). Jedynie atomy z pozytywną energią spin-polowym w pułapce. Aby uniemożliwić mieszanie stanów spinu zewnętrzne pole magnetyczne była nachylona w płaszczyźnie układu, zapewniając adiabatycznej obrót wirować przy ruchu atomu. W pierwszym przybliżeniu wielkości (nie orientacji) pola magnetycznego jest odpowiedzialny za skuteczne energii uwięzionego atom. Układ pokazany wynosi 2 cm x 2 cm; Wielkość ta została wybrana dla łatwości wytwarzania. W zasadzie, wielkość takich pułapek mikroukładowego może być drastycznie zmniejszona. Szereg tych pułapek, mogą być wytwarzane konwencjonalnymi litograficznych metodami; taka macierz jest uważany za prototypowy Q-bitowym komórce dla komputera kwantowej . Sposoby przenoszenia węgla, i / lub q, bity pomiędzy pułapki są w trakcie opracowywania; adiabatyczne optyczny (o częstotliwości poza rezonansową) i / lub sterowania elektrycznego (dodatkowe elektrody) jest przewidziane.

Zastosowania w BEC

BEC (BEC) wymaga warunki o bardzo niskiej gęstości i bardzo niskiej temperatury w gazie atomów. Laserowego chłodzenia w pułapkę magnetooptycznego (MOT) jest zazwyczaj używany do chłodzenia węgla w dół do zakresu microkelvin. Jednakowoż, chłodzenie lasera ograniczone tempo cofa atom odbiera z pojedynczych fotonów. Osiągnięcie BEC wymaga chłodzenia węgla poza granice chłodzenie laserowego, co oznacza, że używane lasery w MOT musi być wyłączony, a nowy sposób zgniecenia opracowane. Pułapki magnetyczne są stosowane do przechowywania bardzo zimnego węgla, podczas gdy chłodzenie ewaporacyjne zmniejszył temperaturę atomów wystarczający do osiągnięcia BEC.

Referencje

źródła

Linki zewnętrzne