Явление наблюдалось прежде, но только в электронных системах, такой как в квантовых контактах пункта в определенных полупроводниковых структурах. «Мы теперь наблюдали впервые квантование проводимости в нейтральном вопросе; то есть, для частиц, которые не заряжены», говорит Эсслингер. «Этот эксперимент – конечно, что-то для учебников по квантовой физике».Этот проект фундаментального исследования, который поддержан швейцарским Национальным научным фондом (SNF) и Европейский союз, мог бы иметь уместность для проектирования и строительства следующего поколения электронных устройств, поскольку это позволяет будущее исследование эффектов, которые в настоящее время не могут исследоваться с электронными системами.
Охлаждение к почти абсолютному нулюГруппа во главе с Тилменом Эсслинджером работает с ультрахолодными атомами.
В эксперименте, описанном исследователями в текущем номере журнала Nature, они использовали газ, состоящий из литиевых атомов при температуре просто 35 миллиардных частей степени выше абсолютного нуля. «Охлаждение – главный центр нашей работы в лаборатории», говорит доктор Жан-Филипп Брантю, SNF Товарищ Ambizione в Институте Quantum Electronics. «99 процентов нашего оборудования, которое мы разработали в доме, служат той цели». Охлажденный к таким низким температурам, литиевые атомы ведут себя так же к электронам в твердотельном материале, даже если – в отличие от электронов – атомы не заряжены.Основные предметы сложной экспериментальной установки – стеклянная клетка высокого вакуума и два микроскопа ультрас высоким разрешением.
Литиевый газ сидит в клетке между микроскопами в сигарообразном облаке с диаметром приблизительно 300 микрометров. Лазерный луч делит это облако на два водохранилища, связанные узким двумерным каналом.
Второй лазерный луч проходит через литографским образом произведенную маску и затем через систему проектирования, сделанную из линзы и одного из микроскопов. Таким образом образец, определенный на маске, уменьшен до размера канала. В результате квантовый контакт пункта с шириной всего одного микрометра создан, как может быть утвержден, используя другой микроскоп.Микроскопический поток требует стабильной системы
Структура канала достаточно узкая, что законы квантовой механики играют роль. Это означает, что для атомов, текущих через канал, проводимость должна измениться не непрерывно, но в шагах, размер которых даны квантом Планка действия, которое является фундаментальной константой природы. Это поведение точно, что наблюдала исследовательская группа. Десять атомов находятся в канале за один раз, говорит Брэнтут.
Чтобы сделать микроскопический поток видимым, канал должен был быть сохранен открытым, пока приблизительно 1,000 атомов не прошли через него. Это заняло приблизительно 1,5 секунды, который является довольно долгим временем для эксперимента этого типа. «Эксперимент может только работать, если атомы очень стабильные – то есть, чрезвычайно холодные – и ничто иное не изменяется», объясняет физик.
Атомы, поперечные экспериментальная установка как маленькие пули, не будучи брошенным от курса столкновениями. Физики поэтому называют это баллистической системой. Промышленность электроники надеется развиваться в будущих баллистических транзисторах, в которых электрическое сопротивление чрезвычайно низкое.
Эксперименты, включающие нейтральные атомы и лазерный свет, могли бы способствовать этим событиям, поскольку они позволяют ученым систематически изучить теоретические модели и сравнить результаты непосредственно, который часто не возможен с электронными системами, из-за текущей неспособности произвести подходящие образцы. «До сих пор мы выполняли измерения на основе предсказаний из теоретических моделей», говорит Брэнтут. «Теперь мы рискуем в неизведанную территорию».