דיוק חיתוך יהלום: אוניברסיטת אילינוי תפתח חיישני יהלומים עבור ניסוי ניוטרונים ומדעי מידע קוונטי

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

עמוד הבית > חדשות ועדכונים > דיוק חיתוך יהלום: אוניברסיטת אילינוי לפיתוח חיישני יהלומים לניסוי נויטרונים ולמדע מידע קוונטי

העיבוד של האמן ממחיש את חיישן היהלום הפנוי בחנקן שקבוצת בק תפתח. קווי הרשת הפנימיים מייצגים את הנתיב של אור הלייזר בתוך היהלום - האלומה הנכנסת (קו אדום עבה יותר) משתקפת שוב ושוב בתוך חיישן היהלום עד שהיא נתקלת בפינת החתך שבה הוא יוצא (הקו האדום הדק יותר). תמונה מאת יסמין סטיל עבור פיזיקה של אילינוי קרדיט המכללה להנדסה גריינג'ר באוניברסיטת אילינוי אורבנה-שמפיין

תקציר:
קבוצת הפיזיקה הגרעינית באוניברסיטת אילינוי אורבנה-שמפיין מחפשת עדויות לפיזיקה חדשה בניוטרונים, חלקיקים ניטרליים חשמלית המחזיקים גרעיני אטום יחד עם אינטראקציה הנקראת הכוח החזק. סגל וחוקרים משתתפים בניסוי nEDM במעבדה הלאומית Oak Ridge אשר ימדוד את מומנט הדיפול החשמלי של הנייטרון, תכונה המאפשרת לנייטרונים לקיים אינטראקציה עם שדות חשמליים למרות הנייטרליות שלהם. מדידה מדויקת תגביל תיאוריות המרחיבות את המודל הסטנדרטי הנוכחי של פיזיקת החלקיקים. כדי להשיג זאת, על החוקרים למדוד במדויק שינויים עדינים בשדות חשמליים חזקים מאוד.

דיוק חיתוך יהלום: אוניברסיטת אילינוי לפיתוח חיישני יהלומים לניסוי נויטרונים ולמדעי המידע הקוונטי

אורבנה, IL | פורסם ב-14 באפריל, 2023

פרופסור לפיזיקה דאגלס בק זכה במענק ממחלקת האנרגיה לפיתוח חיישנים המבוססים על יהלום חנקן, חומר שתכונותיו הקוונטיות בטמפרטורות נמוכות הופכות אותו לרגיש בצורה יוצאת דופן לשדות חשמליים. קבוצת המחקר שלו הראתה שהחומר יכול למדוד שדות חשמליים חזקים, והפרס יאפשר לחוקרים לבנות חיישנים מוכנים לשימוש בניסוי nEDM. בנוסף, התכונות הקוונטיות של החומר הופכות אותו למועמד מבטיח למדעי המידע הקוונטי. החוקרים יחקרו גם את היישומים הפוטנציאליים הללו.

בק הסביר שזיהומים בחנקן שהוסף כימית, או NV, מעניקים ליהלום רגישות לשדה חשמלי יוצא דופן. "הזיהומים האלה הם אזורים עם אטום חנקן נוסף וחור [או מקום פנוי] שבו בדרך כלל יהיו אטומי פחמן", אמר. "כאשר החומר מקורר לפחות מ-20 מעלות מעל האפס המוחלט, הזיהומים יוצרים מערכת קוונטית המגיבה לשדות חשמליים. זה מאפיין די יוצא דופן מכיוון שלא הרבה מערכות מגיבות לשדות חשמליים, וזה הופך את יהלום NV למיוחד".

ניתן להפוך את מערכת ה-NV לרגישה עוד יותר כאשר היא מוכנה במצב קוונטי מסוים. במקום לתת למערכת להישאר במצב האנרגיה הנמוך ביותר שלה לאחר שהם קיררו אותה, החוקרים יוצרים סופרפוזיציה קוונטית של מצבי האנרגיה הנמוכים והנמוכים הבאים הנקראים מצב אפל, שנקרא כך מכיוון שהוא אינו מקיים אינטראקציה עם האור. "במובן מסוים, השם אמור לרמוז שהוא חסין מפני אינטראקציות עם הסביבה", אמר בק. "מכיוון שיש לו חיים ארוכים, יש לו אנרגיה מוגדרת בצורה חדה שאומרת לנו במדויק כמה גדול השדה החשמלי."

הקבוצה של בק הוכיחה שתופעה זו מאפשרת ל-NV Diamond למדוד שדות חשמליים חזקים, והפרס יאפשר לחוקרים לפתח חיישנים אמינים וחזקים המבוססים עליו. זה יכלול אריזה של חיישנים ליחידות שמתחברות בקלות ללייזרים המשמשים לשלוט בהם ולמזער את ההשפעות של רעשי רקע. הם גם חוקרים טכניקה קוונטית הנקראת ניתוק דינמי שתאפשר להם להפוך ביעילות את ההשפעות של פגמים ניסיוניים, לפי בק. זה יהפוך את מדידות השדה החשמלי המדויקות לעוד יותר מדויקות.

מטרה נוספת של המחקר היא לחקור הצעות לשימוש ביהלום NV במדעי המידע הקוונטי. אורך החיים הארוך של המצב האפל והעמידות בפני רעשי סביבה הופכים אותו לפלטפורמה מבטיחה עבור חישה קוונטית וזיכרון קוונטי. יישומים רבים כאלה תלויים בהצבת מערכות קוונטיות במצבים דחוסים שיש להם את אי הוודאות המינימלית שמאפשרת עקרון הייזנברג. היו כמה הצעות ליצירת מדינות סחוטות ביהלום NV, והקבוצה של בק תסקר את ההיתכנות שלהן.

עבודה זו תתמוך ב-650,000 דולר במשך שלוש שנים שיוענק על ידי היוזמה Quantum Horizons בתוכנית הפיזיקה הגרעינית של משרד האנרגיה.

####

לקבלת מידע נוסף, לחץ על כאן

ליצירת קשר:
קסנדרה סמית'
מכללת להנדסה של אוניברסיטת אילינוי גריינג'ר

זכויות יוצרים © אוניברסיטת אילינוי המכללה להנדסה גריינג'ר

אם יש לך תגובה בבקשה צרו קשר שלנו.

מנפיקי מהדורות חדשות, לא 7th Wave, Inc. או Nanotechnology Now, אחראים בלעדית לדיוק התוכן.

הפוך: