Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Popular

Alat baru ‘menghidupkan’ gas kuantum dari molekul ultra dingin – ScienceDaily


Peneliti JILA telah mengembangkan alat untuk “menghidupkan” gas kuantum dari molekul ultracold, mendapatkan kendali atas interaksi molekul jarak jauh untuk aplikasi potensial seperti pengkodean data untuk komputasi kuantum dan simulasi.

Skema baru untuk mendorong gas molekul ke keadaan energi terendahnya, yang disebut degenerasi kuantum, sementara menekan reaksi kimia yang memecah molekul akhirnya memungkinkan untuk mengeksplorasi keadaan kuantum eksotis di mana semua molekul berinteraksi satu sama lain.

Penelitian ini dijelaskan dalam edisi 10 Desember Alam. JILA adalah lembaga gabungan dari Institut Standar dan Teknologi Nasional (NIST) dan Universitas Colorado Boulder.

“Molekul selalu terkenal karena interaksi jarak jauhnya, yang dapat memunculkan fisika kuantum eksotis dan kontrol baru dalam ilmu informasi kuantum,” kata NIST / JILA Fellow Jun Ye. “Namun, hingga saat ini, tidak ada yang tahu cara mengaktifkan interaksi jarak jauh ini dalam gas curah.”

“Sekarang, semua ini telah berubah. Pekerjaan kami menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa kami dapat menghidupkan medan listrik untuk memanipulasi interaksi molekuler, membuatnya lebih dingin, dan mulai mengeksplorasi fisika kolektif di mana semua molekul digabungkan satu sama lain. “

Pekerjaan baru ini menindaklanjuti banyak pencapaian Ye sebelumnya dengan gas kuantum ultra dingin. Para peneliti telah lama berusaha untuk mengontrol molekul ultra dingin dengan cara yang sama mereka dapat mengontrol atom. Molekul menawarkan alat kontrol tambahan, termasuk polaritas – yaitu, melawan muatan listrik – dan banyak getaran dan rotasi yang berbeda.

Eksperimen JILA menciptakan gas padat sekitar 20.000 molekul kalium-rubidium yang terperangkap pada suhu 250 nanokelvin di atas nol absolut (sekitar minus 273 derajat Celsius atau minus 459 derajat Fahrenheit). Yang terpenting, molekul-molekul ini adalah polar, dengan muatan listrik positif di atom rubidium dan muatan negatif di atom kalium. Perbedaan antara muatan positif dan negatif ini, yang disebut momen dipol listrik, menyebabkan molekul berperilaku seperti magnet kompas kecil yang peka terhadap gaya tertentu, dalam hal ini medan listrik.

Ketika gas didinginkan mendekati nol absolut, molekul-molekul berhenti berperilaku seperti partikel dan sebaliknya berperilaku seperti gelombang yang tumpang tindih. Molekul tetap terpisah karena mereka adalah fermion, kelas partikel yang tidak dapat berada dalam status dan lokasi kuantum yang sama pada waktu yang sama dan karenanya saling tolak. Tetapi mereka dapat berinteraksi dalam jarak jauh melalui gelombang yang tumpang tindih, momen dipol listrik, dan fitur lainnya.

Dulu, para peneliti JILA menciptakan molekul gas kuantum dengan memanipulasi gas yang mengandung kedua jenis atom dengan medan magnet dan laser. Kali ini para peneliti pertama-tama memasukkan campuran atom gas ke dalam tumpukan vertikal perangkap tipis berbentuk pancake yang dibentuk dari sinar laser (disebut kisi optik), yang membatasi atom di sepanjang arah vertikal. Para peneliti kemudian menggunakan medan magnet dan laser untuk mengikat pasangan atom menjadi molekul. Atom yang tersisa dipanaskan dan dihilangkan dengan menyetel laser untuk merangsang gerakan yang unik untuk setiap jenis atom.

Kemudian, dengan awan molekul yang diposisikan di tengah rakitan enam elektroda baru yang dibentuk oleh dua pelat kaca dan empat batang tungsten, para peneliti menghasilkan medan listrik yang dapat diatur.

Medan listrik memicu interaksi tolak di antara molekul yang menstabilkan gas, mengurangi tumbukan inelastis (“buruk”) di mana molekul mengalami reaksi kimia dan melarikan diri dari perangkap. Teknik ini meningkatkan tingkat interaksi elastis (“baik”) lebih dari seratus kali lipat sambil menekan reaksi kimia.

Lingkungan ini memungkinkan pendinginan evaporatif gas yang efisien hingga suhu di bawah permulaan degenerasi kuantum. Proses pendinginan menghilangkan molekul terpanas dari perangkap kisi dan memungkinkan molekul yang tersisa untuk menyesuaikan ke suhu yang lebih rendah melalui tumbukan elastis. Mengaktifkan medan listrik horizontal secara perlahan selama ratusan milidetik mengurangi kekuatan perangkap dalam satu arah, cukup lama untuk melepaskan molekul panas dan mendinginkan molekul yang tersisa. Pada akhir proses ini, molekul kembali ke keadaan paling stabilnya tetapi sekarang dalam gas yang lebih padat.

Metode JILA baru dapat diterapkan untuk membuat gas ultra dingin dari jenis molekul polar lainnya.

Gas molekul ultra dingin mungkin memiliki banyak kegunaan praktis, termasuk metode baru untuk komputasi kuantum menggunakan molekul polar sebagai bit kuantum; simulasi dan pemahaman yang lebih baik tentang fenomena kuantum seperti magnetoresistensi kolosal (untuk penyimpanan dan pemrosesan data yang lebih baik) dan superkonduktivitas (untuk transmisi tenaga listrik yang efisien sempurna); dan alat baru untuk pengukuran presisi seperti jam molekuler atau sistem molekuler yang memungkinkan penelusuran teori fisika baru.

Pendanaan disediakan oleh NIST, Badan Proyek Penelitian Lanjutan Pertahanan, Kantor Riset Angkatan Darat, dan Yayasan Sains Nasional.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Lagutogel/a>