دقة قطع الماس: جامعة إلينوي تعمل على تطوير أجهزة استشعار ماسية لتجربة النيوترونات وعلوم المعلومات الكمومية

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

الصفحة الرئيسية > صحافة > دقة قطع الماس: جامعة إلينوي تعمل على تطوير أجهزة استشعار ماسية لتجربة النيوترونات وعلوم المعلومات الكمومية

يوضح العرض الفني جهاز الاستشعار الماسي لفراغ النيتروجين الذي ستقوم مجموعة Beck بتطويره. تمثل خطوط الشبكة الداخلية مسار ضوء الليزر داخل الماسة - ينعكس الشعاع الوارد (الخط الأحمر الأكثر سمكًا) بشكل متكرر داخل مستشعر الماس حتى يواجه الزاوية المقطوعة حيث يظهر (الخط الأحمر الرقيق). الصورة بواسطة ياسمين ستيل لمركز إلينوي للفيزياء كلية غرينجر للهندسة في جامعة إلينوي أوربانا شامبين

المستخلص:
يبحث فريق الفيزياء النووية في جامعة إلينوي أوربانا شامبين عن أدلة على وجود فيزياء جديدة في النيوترونات، وهي جسيمات محايدة كهربائيًا تربط النوى الذرية معًا بتفاعل يسمى القوة القوية. يشارك أعضاء هيئة التدريس والباحثون في تجربة nEDM في مختبر أوك ريدج الوطني والتي ستقيس عزم ثنائي القطب الكهربائي للنيوترون، وهي خاصية تسمح للنيوترونات بالتفاعل مع المجالات الكهربائية على الرغم من حيادها. سيؤدي القياس الدقيق إلى تقييد النظريات التي تعمل على توسيع النموذج القياسي الحالي لفيزياء الجسيمات. ولتحقيق ذلك، يجب على الباحثين قياس التغيرات الدقيقة بدقة في المجالات الكهربائية القوية جدًا.

دقة قطع الألماس: قامت جامعة إلينوي بتطوير مستشعرات الماس للتجربة النيوترونية وعلوم المعلومات الكمومية

أوربانا، إلينوي | تم النشر في 14 أبريل 2023

حصل أستاذ الفيزياء دوغلاس بيك على منحة من وزارة الطاقة لتطوير أجهزة استشعار تعتمد على الماس الشاغر النيتروجين، وهي مادة تجعل خصائصها الكمومية عند درجات حرارة منخفضة حساسة بشكل غير عادي للمجالات الكهربائية. وقد أظهرت مجموعته البحثية أن المادة يمكنها قياس المجالات الكهربائية القوية، وستسمح الجائزة للباحثين ببناء أجهزة استشعار جاهزة للاستخدام في تجربة nEDM. بالإضافة إلى ذلك، فإن الخصائص الكمومية للمادة تجعلها مرشحًا واعدًا لعلم المعلومات الكمومية. وسوف يستكشف الباحثون أيضًا هذه التطبيقات المحتملة.

أوضح بيك أن شوائب النيتروجين المضافة كيميائيًا، أو NV، تعطي الماس حساسية غير عادية للمجال الكهربائي. وقال: "هذه الشوائب هي مناطق تحتوي على ذرة نيتروجين إضافية وثقب [أو شاغر] حيث توجد ذرات الكربون عادة". "عندما يتم تبريد المادة إلى أقل من 20 درجة فوق الصفر المطلق، تشكل الشوائب نظامًا كميًا يستجيب للمجالات الكهربائية. هذه خاصية غير عادية إلى حد ما، لأن العديد من الأنظمة لا تستجيب للمجالات الكهربائية، وهذا ما يجعل NV Diamond مميزًا.

يمكن جعل نظام NV أكثر حساسية عندما يتم إعداده في حالة كمومية معينة. بدلًا من السماح للنظام بالبقاء في أدنى حالة طاقة له بعد تبريده، قام الباحثون بتكوين تراكب كمي من أدنى وأدنى حالات طاقة تسمى الحالة المظلمة، سميت بهذا الاسم لأنها لا تتفاعل مع الضوء. وقال بيك: "بمعنى ما، فإن الاسم يعني الإشارة إلى أنه محصن ضد التفاعلات مع البيئة". "لأنه طويل العمر، فهو يمتلك طاقة محددة بشكل حاد للغاية والتي تخبرنا بدقة شديدة عن حجم المجال الكهربائي."

وقد أثبت فريق بيك أن هذه الظاهرة تمكن NV Diamond من قياس المجالات الكهربائية القوية، وستسمح الجائزة للباحثين بتطوير أجهزة استشعار قوية وموثوقة تعتمد عليها. وسيتضمن ذلك تعبئة أجهزة الاستشعار في وحدات تتصل بسهولة بأشعة الليزر المستخدمة للتحكم فيها وتقليل تأثيرات الضوضاء الخلفية. كما أنهم يدرسون أيضًا تقنية كمومية تسمى الفصل الديناميكي، والتي من شأنها أن تسمح لهم بعكس تأثيرات العيوب التجريبية بشكل فعال، وفقًا لبيك. وهذا من شأنه أن يجعل قياسات المجال الكهربائي الدقيقة بالفعل أكثر دقة.

الهدف الآخر للبحث هو استكشاف مقترحات لاستخدام NV Diamond في علم المعلومات الكمومية. إن عمر الحالة المظلمة الطويل ومرونتها ضد الضوضاء البيئية يجعلها منصة واعدة للاستشعار الكمي والذاكرة الكمومية. تعتمد العديد من هذه التطبيقات على وضع الأنظمة الكمومية في حالات مضغوطة تمتلك الحد الأدنى من عدم اليقين الذي يسمح به مبدأ هايزنبرغ. كانت هناك العديد من المقترحات لإنشاء ولايات مضغوطة في الماس في ولاية نيفادا، وسوف تقوم مجموعة بيك بدراسة جدوى هذه المقترحات.

سيتم دعم هذا العمل بمبلغ 650,000 ألف دولار على مدى ثلاث سنوات تمنحها مبادرة Quantum Horizons في برنامج الفيزياء النووية التابع لوزارة الطاقة.

####

لمزيد من المعلومات ، يرجى الضغط هنا

جهات الاتصال:
كاساندرا سميث
كلية الهندسة بجامعة إلينوي غرينجر

حقوق الطبع والنشر © كلية الهندسة بجامعة إلينوي غرينجر

إذا كان لديك تعليق ، من فضلك اتصل بنا لنا.

جهات إصدار النشرات الإخبارية ، وليس 7th Wave، Inc. أو Nanotechnology Now ، هي المسؤولة وحدها عن دقة المحتوى.

المرجعية: