Kaffemaskine hjælper fysikere med at lave mere effektive ionfælder

Forskere fra ITMO University har udviklet og anvendt en ny metode til analyse af det elektromagnetiske felt inde i ionfælder. For første gang, de forklarede feltafvigelser inde i ikke-lineære radiofrekvensfælder. Dette får os til at genoverveje udsigterne for applikationer til ikke -lineære fælder, herunder ionkøling og undersøgelser af kvantefænomener. Resultaterne offentliggøres i Journal of Physics B .

Ionfælder kan lokalisere og begrænse individuelle ladede partikler i et begrænset rum til efterfølgende manipulationer med disse partikler, såsom fortrængning eller endda afkøling. Afkøling af en ion betyder dybest set at reducere dens kinetiske energi, som næsten helt "fryser" denne ion. Forskere mener, at denne teknik i fremtiden vil hjælpe med at observere kvantefænomener med det blotte øje.

Typer af radiofrekvensfælder er forskellige i frekvensen og konfigurationen af ​​feltet inde i dem. For at afkøle uladede partikler, normalt bruges mere bekvemme optiske fælder. Imidlertid, radiofrekvente fælder tillader afkøling af ladede partikler til lavere temperaturer.

Fysikere fra ITMO University studerer aktivt radiofrekvensfælder og leder efter nye måder at gøre dem mere effektive. I deres nye forskning, de har foreslået en ny tilgang til mere præcis analyse af elektromagnetisk felt inde i en ikke-lineær radiofrekvensfælde. I modsætning til simple lineære fælder, hvor en ion er begrænset på kun ét sted i fældearealet, partikler i ikke -lineære fælder kan "fanges" flere steder. Tidligere udviklede modeller var kun egnede til simple fælder, da de ikke kunne forklare den feltsymmetri -krænkelse, der opstår i ikke -lineære fælder. Den foreslåede model er mere universel, da den forklarer symmetribrud og er velegnet til at beskrive både enkle og komplekse fælder.

"Vores forskning, hvilket resulterede i en ny teknik, begyndte med en kaffekop. Jeg nyder det virkelig og bruger ofte en kaffemaskine på arbejdet. Irriterende, min kop glider altid på bakken under kaffetilberedningen. Og hver gang gør det det i forskellige retninger, hvilket betyder, at dette ikke skyldes maskinens samlede hældning. Jeg har studeret litteraturen om vibromekanik og kom til den konklusion, at såkaldt ikke-lineær friktion er skylden. Så indså jeg, at dette fænomen kan findes i de radiofrekvente fælder, som vi studerer. Vi har anvendt metoden til fuldstændig adskillelse af bevægelse, der konventionelt bruges i vibromekanik og pludselig fandt ud af, at dette gør det muligt at beskrive tidligere uforklarlig symmetribrud i fælderne! "Siger Semyon Rudyi fra Nonlinear Optics Laboratory ved ITMO University.

Forskere har testet deres metode på de eksperimentelle data opnået i tidligere undersøgelser. Gamle modeller af radiofrekvensfangst kunne ikke forklare mærkelige afvigelser, der finder sted i ikke-lineære fælder, hvilket begrænsede udsigterne for ikke -lineære fældeansøgninger. Inden for rammerne af den foreslåede model, disse afvigelser var fuldt ud berettigede. Den nye tilgang hjælper med at forudsige og kontrollere lokaliseringen af ​​ladede partikler til forskellige elektrodepositioner og spændinger. Dette er nødvendigt for at skabe mere effektive radiofrekvensfælder til forskellige applikationer.

"Selvom dette arbejde er teoretisk, det er tæt forbundet med praksis. Vores gruppe udvikler nye designs af radiofrekvente fælder og konstruerer dem til derfor at lokalisere forskellige ladede partikler. Vi undersøger også teoretisk nanokrystaller dybt afkølede i disse fælder, da disse partikler kan modellere kvanteeffekter. Vores undersøgelser bringer ofte uventede interessante resultater og bringer os tættere på interaktion med kvantefænomener, "bemærker Tatiana Vovk fra Laboratory of Modeling and Design of Nanostructures ved ITMO University.