Annons

röda och blå bollar föreställer atomer i två tillstånd, under en kupa som ska symbolisera deras gemensamma vågfunktion

I ett Bose-Einsteinkondensat befinner sig alla atomer i samma kvanttillstånd – kupan som håller dem inne föreställer den gemensamma vågfunktionen. Experimentet använder atomer av rubidium-87, som förberetts med två olika spinntillstånd, här visade som blå och röda bollar.

Bild: 
ICFO/ P. Gomez & M. Mitchell

Knep från kvantfysik släcker störande magnetfält

Ett nytt experiment visar hur en nobelprisad upptäckt från 1990-talet, Bose-Einsteinkondensat, kan användas för mätningar. Forskarna föreslår att det kan användas för att göra mätningar i bland annat partikelfysik.

Annons

Publicerad:

2020-06-01

En spansk forskargrupp har använt ett materiatillstånd som kallas Bose-Einsteinkondensat och visat på ett sätt att använda det för känsliga mätningar. I ett Bose-Einsteinkondensat befinner sig många atomer i precis samma kvanttillstånd, och reagerar likadant. Men i det här fallet görs kondensatet på ett sätt som inte fryser fast partiklarnas spinn – en kvantmekanisk egenskap som matematiskt är som en rotation. Spinnet reagerar på magnetfält.

Magnus Borgh, som själv forskar på Bose-Einsteinkondensat vid University of East Anglia, har läst de spanska forskarnas artikel:

– Det jag tycker är riktigt intressant är att de kan använda samma slags atomer, bara i olika tillstånd, säger han.

Experimentet går ut på att använda spinnet i rubidiumatomer. När atomen hamnar i ett magnetfält reagerar den genom att börja vrida sig runt (det kallas för precession). Nu gör forskarna ett Bose-Einsteinkondensat med en blandning av två olika tillstånd, som reagerar nästan precis lika starkt på ett yttre magnetfält, men åt motsatt håll.

– I ett magnetiskt fält får du två effekter som tar ut varandra, och utslaget blir noll, förklarar Magnus Borgh.

Alla effekter av yttre magnetfält släcks

Själva knepet är att tillstånden reagerar olika på företeelser som sker på partikelskala. Då får forskarna en mätapparat som släcker ut alla effekter av yttre magnetfält och gör det möjligt att mäta mycket små effekter som påverkar atomernas spinn – som annars skulle överskuggas av starka yttre fält.

Det här kan användas för att fånga svaga växelverkningar. Det är användbart bland annat för att söka efter hypotetiska partiklar som kallas axioner.

Magnus Borgh tycker att det är spännande att Bose-Einsteinkondensat, som framställdes första gången 1995, nu börjar få tillämpningar. Det krävs fortfarande skicklighet och specialiserad labbutrustning, men för den som har lärt sig tekniken är det inte längre så svårt.

– Vi kan tillverka Bose-Einsteinkondensat på rutin numera. Med den här metoden får du ett instrument som är väldigt tillgängligt.

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.