Forskere udvikler ny metode til at detektere superfluid bevægelse

Forskere ved Rochester Institute of Technology er en del af en ny undersøgelse, der kan hjælpe med at frigøre potentialet for supervæsker - i det væsentlige friktionsfri specielle stoffer, der er i stand til ustoppet bevægelse, når de først er startet. Et team af videnskabsmænd ledet af Mishkat Bhattacharya, en lektor ved RIT's School of Physics and Astronomy and Future Photon Initiative, foreslået en ny metode til at detektere superfluid bevægelse i en artikel publiceret i Fysisk gennemgangsbreve .

Forskere har tidligere skabt supervæsker i væsker, faste stoffer, og gasser, og håb om at udnytte superfluids egenskaber kan hjælpe med at føre til opdagelser såsom en superleder, der fungerer ved stuetemperatur. Bhattacharya sagde, at en sådan opdagelse kunne revolutionere elektronikindustrien, hvor tab af energi på grund af resistiv opvarmning af ledninger medfører store omkostninger.

Imidlertid, et af hovedproblemerne ved at studere superfluider er, at alle tilgængelige metoder til at måle den sarte superfluidrotation standser bevægelsen. Bhattacharya og hans hold af RIT-postdoktorale forskere gik sammen med videnskabsmænd i Japan, Taiwan, og Indien for at foreslå en ny detektionsmetode, der er minimalt destruktiv, in situ, og i realtid.

Bhattacharya sagde, at de teknikker, der blev brugt til at opdage gravitationsbølger forudsagt af Einstein, inspirerede den nye metode. Den grundlæggende idé er at lede laserlys gennem den roterende superfluid. Det lys, der dukkede op, ville derefter opfange en modulering ved frekvensen af ​​superfluid rotation. Detektering af denne frekvens i lysstrålen ved hjælp af eksisterende teknologi gav viden om superfluid-bevægelsen. Udfordringen var at sikre, at laserstrålen ikke forstyrrede superflowet, hvilket holdet opnåede ved at vælge en lysbølgelængde forskellig fra den, der ville blive absorberet af atomerne.

"Vores foreslåede metode er den første til at sikre minimalt destruktiv måling og er tusind gange mere følsom end nogen tilgængelig teknik, " sagde Bhattacharya. "Dette er en meget spændende udvikling, da kombinationen af ​​optik med atomisk superflow lover helt nye muligheder for sansning og informationsbehandling."

Bhattacharya og hans kolleger viste også, at lysstrålen aktivt kunne manipulere superstrømme. I særdeleshed, de viste, at lyset kunne skabe kvantesammenfiltring mellem to strømme, der flyder i den samme gas. En sådan sammenfiltring kan være nyttig til lagring og behandling af kvanteinformation.