Annons

En atom i kisel ritad som ett klot med en pil genom. Pilen ska föreställa riktningen på atomkärnans spinn.

Illustration av experimentet där forskare lyckades styra den inre magneten i en atom inbäddad i kisel.

Bild: 
UNSW/Tony Melov

Missöde i labbet gav kvantupptäckt

Ett misslyckat experiment ledde forskare till en tursam upptäckt. De lyckades för första gången kontrollera den lilla magneten i en enstaka atomkärna med hjälp av enbart ett elektriskt fält.

Annons

Publicerad:

2020-03-17

En forskargrupp i Australien hade konstruerat ett experiment med en ensam atom av grundämnet antimon. Atomen var inkapslad i kisel. En mikroskopisk antenn skulle skapa ett svängande magnetfält för att styra riktningen hos en egenskap i atomkärnan som kallas spinn, och som gör kärnan till en liten magnet. När antennen gick sönder fungerade inte experimentet som det var tänkt, men märkligt nog kunde forskarna fortfarande påverka atomkärnans spinn.

Nu visade det sig att forskargruppen genom en olyckshändelse hade åstadkommit något som förutsågs teoretiskt redan på 1960-talet, nämligen hur atomkärnans inbyggda magnet kan styras med enbart ett elektriskt fält.

Det här är intressant säger Göran Johansson, professor vid Chalmers som forskar om kvantfysik och som har läst den australiensiska forskargruppens artikel.

– Det ger dem ett nytt verktyg i verktygslådan, säger han.

Göran Johansson berättar också att forskare har varit intresserade av att använda kärnspinn i till exempel kvantdatorer, eftersom det är en kvantegenskap som är stabil – koherent, som det heter – under relativt lång tid innan det störs av omgivningen. Men problemet har varit att magnetfälten som används för att styra och läsa av spinnet breder ut sig och påverkar mer än bara en atom. Elektriska fält går att göra mycket mindre.

Den nya upptäckten skulle även kunna användas i sensorer för att mäta elektriska och magnetiska fält.

Atomkärnors spinn används redan i bland annat magnetkameror, som kan avbilda detaljer inuti kroppen utan att använda röntgenstrålning. Skillnaden är att där handlar det om att styra stora mängder av atomkärnor på samma gång.

Forskning & Framsteg berättar om fackgranskade forskningsresultat och om pågående forskning. Våra texter ska vara balanserade och trovärdiga, och sätta forskningsresultaten i sitt sammanhang för att göra dem begripliga. Forskning & Framsteg har rapporterat om vetenskap sedan 1966.