Un design de dispozitiv care folosește neutroni nu a fost niciodată dovedit cu succes, în ciuda tehnicilor de sinteză experimentală și studiul momentului unghiular orbital în fotoni și electroni fiind cercetate pe larg. Neutronii au proprietăți unice, prin urmare, cercetătorii au trebuit să construiască noi instrumente și să dezvolte noi abordări pentru a lucra cu ei.
Oamenii de știință de la Institute for Quantum Computing (IQC) au dezvoltat un dispozitiv care produce neutroni răsuciți cu orbital clar specificat. impuls unghiular pentru prima dată în istoria experimentală. Această realizare științifică revoluționară, care până acum era considerată imposibilă, oferă o modalitate nou-nouță pentru oamenii de știință de a investiga creșterea materialelor cuantice de generație următoare, cu aplicații variind de la cuantic calcul la descoperirea și rezolvarea unor probleme noi din fizica fundamentală.
Dr. Dusan Sarenac, cercetător asociat cu IQC și lider tehnic al Transformative Quantum Technologies de la Universitatea din Waterloo, a spus: neutronii sunt o sondă puternică pentru caracterizarea materialelor cuantice emergente, deoarece au mai multe caracteristici unice. Au lungimi de undă de dimensiuni nanometrice, neutralitate electrică și o masă relativ mare. Aceste caracteristici înseamnă că neutronii pot trece prin materiale pe care razele X și lumina nu le pot.”
Dr. Dmitry Pushin, membru al Facultății IQC și Departamentul de Fizică și Astronomie, și grupul său au construit mici structuri de grătare de siliciu asemănătoare cu furcile pentru studiile lor. Aceste dispozitive sunt atât de minuscule încât mai mult de șase milioane de grătare pentru faza de dislocare a furcii pot fi găsite în doar 0.5 cm pe 0.5 cm. Neutronii individuali încep să se răsucească într-un model de tirbușon pe măsură ce un flux de neutroni unici trece prin acest dispozitiv. O cameră specializată pentru neutroni a înregistrat imaginile neutronilor după ce aceștia au călătorit 19 metri. Grupul a observat că fiecare neutron a crescut într-o urmă de 10 cm lățime în formă de gogoși.
Modelul gogoși al neutronilor propagați indică faptul că aceștia au fost puși într-o stare elicoidală specială și că dispozitivele de rețea ale grupului au generat fascicule de neutroni cu moment unghiular orbital cuantificat, prima realizare experimentală de acest gen.
Dr. Dmitry Pushin, IQC și membru al facultății Departamentului de Fizică și Astronomie la Waterloo, a spus, „Neutronii au fost populari în verificarea experimentală a fizicii fundamentale, folosind cele trei grade de libertate ușor accesibile: spin, cale și energie. În aceste experimente, grupul nostru a permis utilizarea momentului unghiular orbital în fasciculele de neutroni, oferind un grad suplimentar de libertate cuantificat. Făcând acest lucru, dezvoltăm o cutie de instrumente pentru a caracteriza și examina materialele complicate necesare pentru următoarea generație de dispozitive cuantice, cum ar fi simulatoarele cuantice și computerele cuantice.”
Referința jurnalului:
- Dusan Sarenac, Melissa Henerson, et al. Realizarea experimentală a undelor elicoidale neutronice. Avansuri de știință. DOI: 10.1126/sciadv.add2002
