20年2021月XNUMX日（Nanowerkニュース）輸送プロセスは本質的に遍在していますが、それでも多くの疑問が生じます。 シュトゥットガルト大学の第5物理学研究所のFlorianMeinertの周りの研究チームは、極低温原子の密な雲を通る経路上の単一の荷電粒子を観察できる新しい方法を開発しました。 結果はで公開されました Physical Review Lettersに (「ボーズ・アインシュタイン凝縮に浸された単一の冷イオンの輸送」）および付随するポピュラーサイエンスジャーナルの観点からの主題 物理学 (「極低温ガス中の単一イオンの追跡」). BEC（緑）を通る正に帯電したイオン（黄色）の軌道の芸術的な視覚化。 （画像：シュトゥットガルト大学セリーナブランデス）マイナートのチームは、実験にいわゆるボーズアインシュタイン凝縮（BEC）を使用しています。 このエキゾチックな物質の状態は、極低温原子の密な雲で構成されています。 高度なレーザー励起によって、研究者はガス内に単一のリュードベリ原子を作成します。 この巨大な原子では、電子は基底状態よりも原子核からXNUMX倍離れているため、コアに非常に弱く結合しているだけです。 特別に設計された一連の電界パルスを使用して、研究者は電子を原子から奪い取ります。 以前は中性だった原子は正に帯電したイオンに変わり、電子を切り離すプロセスにもかかわらず、ほぼ静止したままになります。 次のステップでは、研究者は正確な電場を使用して、BEC内の原子の密な雲を通して制御された方法でイオンを引き出します。 イオンは電場で速度を上げ、他の原子と衝突し、減速し、電場によって再び加速されます。 衝突による加速と減速の相互作用により、BECを介したイオンの一定の動きが発生します。 「この新しいアプローチにより、ボーズアインシュタイン凝縮における単一イオンの移動度を初めて測定することができます」と、実験の博士課程の学生であるトーマスディターレは喜んでいます。 研究者の次の目標は、古典力学ではなく量子力学がプロセスを決定する、さらに低い温度での単一イオンと原子間の衝突を観察することです。 「将来的には、新しく作成されたモデルシステム（単一イオンの輸送）により、多体システムに関連するより複雑な輸送プロセスをよりよく理解できるようになります。 特定の固体または超伝導体で」とマイナートは確信しています。 これらの測定は、原子とイオンの相互作用によって発生する可能性のある、エキゾチックな準粒子、いわゆるポーラロンを調査するための重要なステップでもあります。 研究所の隣接する研究室は、原子とイオンの衝突を直接観察できるイオン顕微鏡をすでに開発しています。 電子顕微鏡は負に帯電した粒子を使用して画像を作成しますが、これは正に帯電したイオンを使用したイオン顕微鏡で発生します。 静電レンズは、古典的な光学顕微鏡の光線と同様にイオンを偏向させます。 この作品は、シュトゥットガルト大学とウルム大学のコンソーシアムである統合量子科学技術センターIQSTと、シュトゥットガルトのマックスプランク固体研究所で作成されました。 センターの目的は、物理学と関連する自然科学および工学科学との間の相乗効果を促進し、基礎から技術的応用まで量子科学を表現することです。

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