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मेसोस्कोपिक सिस्टम में पहली बार परमाणु लेजर कूलिंग लागू किया गया

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मैक्रोस्कोपिक ऑब्जेक्ट शास्त्रीय भौतिकी के नियमों का पालन करते हैं, क्वांटम यांत्रिकी के सूक्ष्म कानून। अब तक, इतना अच्छा। लेकिन जब एक प्रणाली शास्त्रीय तरीके से व्यवहार करना बंद कर देती है? इस बारे में जानकारी तथाकथित मेसोस्कोपिक वस्तुओं द्वारा कुछ माइक्रोमीटर आकार में प्रदान की जाती है। वैज्ञानिकों ने अब उन पर लेजर शीतलन की एक विधि का सफलतापूर्वक परीक्षण किया है।

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गार्चिंग में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर क्वांटम ऑप्टिक्स (एमपीक्यू) में टोबीस किपेनबर्ग के नेतृत्व में एक शोध दल ने अब नए प्रयोगों में दिखाया है कि लेजर कूलिंग का एक और विकास, bandtreated साइडबैंड K Tob "लगभग 10 से 14 अणुओं से मेसोस्केल वस्तुओं पर सफलतापूर्वक लागू किया गया। पहले से ही पहले काम में वे व्यक्तिगत रूप से क्वांटम कणों के लिए विकसित लेजर कूलिंग की विधि के साथ एक यांत्रिक माइक्रोसेरोनेटर के कंपन को प्रभावी ढंग से कम करने में सफल रहे थे।

नया प्रयोग किसी वस्तु के क्वांटम ग्राउंड अवस्था तक पहुंचने के रास्ते पर एक महत्वपूर्ण कदम है। हालांकि, यहां सफलतापूर्वक प्रदर्शित शीतलन भी व्यावहारिक रुचि का है क्योंकि यह स्कैनिंग माइक्रोस्कोप जैसे तकनीकी प्रक्रियाओं के सुधार में योगदान कर सकता है।

शीतलन के रूप में प्रकाश की रेट्रोएक्टिव बल

प्रयोग 1970 के दशक में रूसी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी व्लादिमीर ब्रागिंस्की द्वारा तैयार किए गए एक विचार पर आधारित हैं। जब प्रकाश एक अनुनादक में फंस जाता है, तो सिस्टम पर फोटॉनों का दबाव एक "रेट्रोएक्टिव फोर्स" का उत्सर्जन करता है जो इसके यांत्रिक कंपन को प्रभावित करता है। इन बलों का उपयोग प्रणाली के प्रभावी शीतलन के लिए किया जा सकता है, लेकिन इसके लिए अत्यधिक उच्च ऑप्टिकल और यांत्रिक गुणवत्ता की आवश्यकता होती है। सामग्री में हाल के अग्रिमों ने ब्रैगिंस्की द्वारा व्यक्त इस विचार को प्रयोगात्मक रूप से लागू करना संभव बना दिया है। आज, दुनिया भर के शोधकर्ता मैकेनिकल माइक्रोसिस्टम्स के लेजर कूलिंग पर काम कर रहे हैं, जिसका उद्देश्य थर्मल के उतार-चढ़ाव को इस हद तक दबाना है कि क्वांटम प्रभाव को मापा जा सके। प्रदर्शन

टेक्निकल यूनिवर्सिटी ऑफ म्यूनिख में विल्हेम ज्वर्गर के समूह के साथ-साथ येल और म्यूनिख के समानांतर काम के साथ मैक्स प्लैंक जूनियर रिसर्च ग्रुप की सैद्धांतिक जांच से पता चला है कि - परमाणुओं की लेजर शीतलन के अनुरूप - अंतिम क्वांटम ग्राउंड राज्य जिसमें गतिज ऊर्जा थरथरानवाला कम से कम क्वांटम यांत्रिक न्यूनतम है, पहले प्रस्तुत प्रयोगों में से किसी में सिद्धांत के कारणों के लिए प्राप्त किया जा सकता है। क्योंकि फोटॉनों के पूर्वव्यापी बल में उतार-चढ़ाव होता है, अर्थात, प्रकाश क्वांटा प्रणाली को काफी यादृच्छिक "किक" देता है और इस प्रकार इसके ताप को जन्म देता है।

एक कुंजी के रूप में साइडबैंड

1970 के दशक की शुरुआत में, सिद्धांतकारों ने इस दुविधा से बाहर निकलने का एक तरीका बताया: तथाकथित "भंग किए गए साइडबैंड कूलिंग"। यह 1990 के दशक में पहली बार व्यक्तिगत परमाणुओं और आयनों पर सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया था। जब आयन एक जाल में होता है, तो यह थोड़ा आगे और पीछे झूलता है।

नतीजतन, आयन के अवशोषण स्पेक्ट्रम में वास्तविक अनुनाद आवृत्ति से एक या कई आंदोलन आवृत्ति द्वारा स्थानांतरित साइडबैंड की श्रृंखला होती है। लेजर प्रकाश के साथ विकिरण द्वारा जिसकी आवृत्ति ऊर्जावान रूप से कम होती है

साइडबैंड, आयन उन फोटोनों को उत्सर्जित करने के लिए बना है, जिनमें अवशोषित ऊर्जा की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है। नतीजतन, शीतलन होता है।

यहां तक ​​कि एक यांत्रिक माइक्रो-ऑसिलेटर में, ऑप्टिकल अवशोषण स्पेक्ट्रम में साइडबैंड का निर्माण कुछ शर्तों के तहत होता है, ताकि सिद्धांत में "हल किए गए साइडबैंड कूलिंग" को स्थानांतरित किया जा सके। शर्त यह है कि यांत्रिक की आवृत्ति

थरथरानवाला ऑप्टिकल अपव्यय दर से अधिक है, ताकि फोटोन अनुनादक में यांत्रिक कंपन के कई अवधियों में फंस गया।

प्रोजेक्ट में पीएचडी के छात्र अल्बर्ट श्लीयर बताते हैं, "केवल इस मामले में प्रकाश शक्ति के उतार-चढ़ाव के कारण हीटिंग प्रभाव को प्रभावित कर सकता है।" अपने सहयोगियों रिविएर, एनेट्सबर्गर और आर्किजेट के साथ वह प्रयोगात्मक रूप से इस शासन तक पहुंचने में सक्षम था। इस प्रयोजन के लिए, लुडविग-मैक्सिमिलियन्स-यूनिवर्सिटो एमएएन एनएनचेन के स्वच्छ कमरों में शोधकर्ताओं ने व्यास में लगभग 60 माइक्रोमीटर के लिथोग्राफिक ग्लास माइक्रो-रोटर्स का उत्पादन किया। उन्होंने उन्हें एक संबंधित लाल-चक्करदार लेजर के साथ विकिरणित किया।

यांत्रिक शीतलन सिद्ध

यांत्रिक कंपन तब केवल एक सेकंड के माप समय में 10 उच्च -18 मीटर (हाइड्रोजन परमाणु के व्यास से 100 मिलियन गुना छोटे) की संवेदनशीलता तक पहुंचने वाले एक अन्य स्वतंत्र लेजर सिस्टम के माध्यम से दर्ज किए गए थे। इस प्रकार, यांत्रिक थरथरानवाला के उतार-चढ़ाव की मजबूत कमी - यानी इसकी प्रभावी शीतलन - किसी भी संदेह से परे साबित हो सकती है।

"हल किए गए साइडबैंड कूलिंग" की विधि को पहली बार मेसोस्कोपिक ऑब्जेक्ट पर सफलतापूर्वक लागू किया गया था। यद्यपि क्वांटम ग्राउंड राज्य अभी तक नहीं पहुंचा है, लेकिन स्वतंत्रता की यांत्रिक डिग्री क्वांटम ग्राउंड स्टेट एनर्जी को लगभग 5, 900 बार ठंडा किया जा सकता है। हालाँकि, प्रयोग रास्ते में एक बुनियादी रूप से महत्वपूर्ण कदम है,

स्थूल वस्तुओं में क्वांटम यांत्रिक घटनाओं का निरीक्षण करना। निकट भविष्य के लिए एमपीक्यू शोधकर्ताओं के मार्च मार्ग को रोक दिया गया है और रोमांचक भौतिकी की उम्मीद कर सकते हैं।

(मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट ऑफ क्वांटम ऑप्टिक्स, 16.04.2008 - NPO)