موجة الكم في بلورتين

موجة الكم في بلورتين
الائتمان: Pixabay / CC0 public domain

من أهم اكتشافات فيزياء الكم أن الجسيمات يمكن أن تنتشر في موجات على امتداد عدة مدارات في نفس الوقت. يعتبر قياس التداخل النيوتروني مثالًا صارخًا بشكل خاص. عندما يتم إطلاق النيوترونات في بلورة ، تنقسم موجة النيوترونات إلى قسمين ثم تُركب مرة أخرى. من الممكن رؤية نمط تداخل مميز يشير إلى أن المادة لها خصائص موجية.

لسنوات عديدة ، كانت مقاييس التداخل النيوترونية مصادر مرجعية حاسمة لأبحاث الفيزياء والقياسات الدقيقة الأساسية. ومع ذلك ، فقد كان حجمها محدودًا حتى الآن ، لأنها تتكون فقط من قطعة واحدة من الكريستال والوظيفة. على الرغم من عدم نجاحها ، فقد تم أيضًا تجربة مقاييس التداخل التي تم إنشاؤها من بلورتين مختلفتين منذ التسعينيات. الآن دعنا نشاركك مبادرة ناجحة. تم تنفيذ المحاولة من قبل فريق من TU Wien و INRIM Turin و ILL Grenoble باستخدام منصة عالية الدقة للإمالة للمحاذاة الكريستالية. هذا يفتح مجموعة واسعة من الفرص الجديدة تمامًا للقياسات الكمومية ، مثل التحقيقات في طبيعة التأثيرات الكمومية في مجالات الجاذبية.

أُجريت أولى تجارب قياس التداخل النيوتروني من بلورة السيليكون في عام 1974 على يد هيلموت راوخ ، الأستاذ المخضرم في المعهد الذري التابع للجامعة التقنية في فيينا. كان قادرًا على رؤية أول تداخل نيوتروني في مفاعل فيينا TRIGA. بعد بضع سنوات ، قامت TU Wien بتركيب محطة قياس التداخل الدائم S18 في معهد Laue-Langevin (ILL) ، أقوى مصدر للنيوترونات في غرينوبل. التكوين الحالي لا يزال قيد الاستخدام.

يقول هارتموت: "آلية مقياس التداخل قابلة للمقارنة مع تجربة الشق المزدوج الشهيرة ، حيث يُقذف الجسيم عبر الشق المزدوج بطريقة تشبه الموجة ، ويمر عبر الشقين في وقت واحد على شكل موجة ، ثم يركب على نفسه". ليميل.

بينما يقسم مقياس التداخل النيوتروني الجسيمات إلى مسارين منفصلين بينهما بضعة سنتيمترات ، في تجربة الشق المزدوج توجد مسافة صغيرة فقط بين الشقين. تنمو موجة الجسيمات إلى الحجم العياني ، ولكن من خلال تراكب المسارين ، يتم إنتاج نمط موجة ، مما يوضح بوضوح أن الجسيم يستخدم كلا المسارين في وقت واحد بدلاً من اختيار واحد.

ومع ذلك ، فإن هذه العمارة المتجانسة محدودة بسبب استحالة صنع بلورات من أي حجم. ونتيجة لذلك ، باءت محاولات بناء مقاييس تداخل نيوترونية تتكون من بلورتين يمكن وضعهما بعيدًا عن بعضهما البعض في التسعينيات بالفشل ، وفقًا لليميل. لم يتم محاذاة البلورتين بشكل صحيح مع بعضهما البعض ".

يتغير نمط التداخل خلال فترة كاملة عندما تحرك الذرة إحدى بلورات مقياس التداخل. إذا تم تدوير إحدى البلورات بزاوية تبلغ حوالي 100 جزء من المليون من الدرجة ، فإن نمط التداخل ينكسر. الدقة الزاوية المطلوبة تعادل تفجير جسيم 900 كيلومتر من فيينا إلى غرونوبل ويهدف إلى رأس الدبوس أو فتحة إخلاء على القمر.

تم توفير التقنيات الأساسية بواسطة Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) في تورين ، وهي شركة رائدة منذ فترة طويلة في مجال البصريات المدمجة وقياس التداخل بالأشعة السينية. كما هو الحال في الحساسية ، فإن مقاييس التداخل بالأشعة السينية مصنوعة أيضًا من بلورات سيليكون مختلفة. في تورين ، تم استغلال حساسية البلورة للإزاحة المكانية لتحديد الثابت الشبكي للسيليكون بدقة غير مسبوقة. هذا الاكتشاف يجعل من الممكن حساب ثوابت أفوجادرو وبلانك ، وعد الذرات في كرة السيليكون العيانية ، وإعادة تعريف الكيلوجرام.

قال Enrico Massa من INRIM: "ما يعمل مع مقاييس التداخل بالأشعة السينية البلورية المنفصلة يجب أن يعمل بشكل جيد مع مقاييس التداخل النيوترونية البلورية المنفصلة ، على الرغم من أن الدقة المطلوبة أكثر صرامة بالنسبة للنيوترونات". نجحت الشراكة في نهاية المطاف في اكتشاف التداخل النيوتروني في النظام. يتكون من بلورتين مختلفتين ، بفضل مقياس التداخل الليزري المدمج الإضافي ، والتخميد الاهتزازي ، واستقرار درجة الحرارة ، وتحكم INRIM في بنية البلورات ومحاذاةها.

وفقًا لمايكل جينتشل من معهد ILL ، فإن قياس التداخل النيوتروني قد قطع خطوات كبيرة في السنوات الأخيرة. "لأنه إذا كان بإمكانك التحكم في بلورتين بالإضافة إلى إمكانية تحقيق قياس التداخل ، فيمكنك بسهولة تمديد المسافة وزيادة حجم النظام بأكمله."

يؤثر هذا الحجم الكلي على قدرة العديد من التجارب على قياس أي شيء بدقة. بدقة غير مسبوقة ، سيكون من الممكن دراسة التفاعلات الأساسية ، مثل مدى حساسية النيوترونات للقوى الجديدة الافتراضية والجاذبية في عالم الكم.

المصدر: Physorg

Günceleme: 19/07/2022 11:07

إعلانات مماثلة

كن أول من يعلق

Yorumunuz