سرد ایٹم انتہائی ہائی ویکیوم کے لیے قابل اعتماد پریشر گیج بنانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں - فزکس ورلڈ

An effect that normally gets in the way of the magnetic trapping of atoms has been harnessed to create a new method for measuring pressure in ultrahigh vacuum (UHV) systems. اسٹیفن ایکل, ڈینیئل بارکر, جولیا شیرشلگٹ, جم فیڈچک and colleagues at the US National Institute of Standards and Technology (NIST) have shown that measurements made with a “cold-atom vacuum standard” (CAVS) match closely with a current standard technique for making UHV pressure measurements. The team believes that CAVSs could prove to be a more reliable way of measuring pressure than some existing techniques.

سائنس اور صنعت میں بہت سی ایپلی کیشنز UHV حالات کے تحت کی جاتی ہیں اور یہ بہت ضروری ہے کہ اس طرح کے سسٹمز میں انتہائی کم دباؤ کو درست طریقے سے ناپا جائے۔ UHV دباؤ عام طور پر 10 سے کم ہوتے ہیں۔^10-  of atmospheric pressure and are usually measured using ionization gauges. These devices ionize some of the remaining (background) gas molecules in a vacuum and the ions are attracted to a negatively charged electrode. The resulting ion current is measured and this is translated into a pressure.

تاہم، آئنائزیشن گیجز کے کئی نقصانات ہیں جن میں بار بار کیلیبریشن کی ضرورت بھی شامل ہے۔ اور ایک درستگی جو بیک گراؤنڈ گیس کی ساخت پر منحصر ہے۔ نتیجے کے طور پر، UHV میں استعمال ہونے پر ان گیجز میں پیمائش کی اہم غیر یقینی صورتحال ہو سکتی ہے۔

ٹکرانے والے ایٹم

ایٹموں کا مقناطیسی پھنسنا ایک اہم اطلاق ہے جو UHV کے تحت کیا جاتا ہے۔ اس میں غیر جانبدار ایٹموں کو مطلق صفر کے قریب ٹھنڈا کرنا شامل ہے - جس سے الٹرا کولڈ ایٹموں کو مادے کی کوانٹم خصوصیات کو دریافت کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ پھر بھی جب UHV میں رکھا جائے تو، ایٹم آخر کار بقایا گیس سے ٹکرا جائیں گے، جوہری کو پھندے سے باہر نکال دیں گے۔

حال ہی میں، محققین نے محسوس کیا ہے کہ یہ مسئلہ ویکیوم پریشر کی پیمائش کے لیے ایک فائدہ میں تبدیل ہو سکتا ہے۔ "پچھلی دہائی کے دوران، کئی تحقیقی گروپوں نے بیک گراؤنڈ گیس سے پیدا ہونے والے ایٹم کے نقصان کو استعمال کرنے کے لیے کام کیا ہے، جو کہ زیادہ تر کوانٹم سائنس ایپلی کیشنز کے لیے نقصان دہ ہے، UHV رینج میں ویکیوم پریشر کی پیمائش کرنے کے لیے،" بارکر بتاتے ہیں۔

کوانٹم سکیٹرنگ تھیوری میں حالیہ پیش رفت سے پتہ چلتا ہے کہ مقناطیسی جال سے ایٹموں کے ضائع ہونے کی شرح پیش گوئی اور مستقل طور پر پس منظر کی گیس کے دباؤ کے ساتھ مختلف ہونی چاہیے، چاہے اس کی ساخت کچھ بھی ہو۔ نتیجے کے طور پر، متعدد مطالعات نے اس خیال کی کھوج کی ہے کہ مقناطیسی ٹریپس کو کولڈ ایٹم ویکیوم معیارات کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے جو پھنسے ہوئے ایٹموں کے نقصان کی شرح کا استعمال کرتے ہوئے دباؤ کا تعین کرتے ہیں، بغیر انشانکن کی ضرورت ہوتی ہے۔

متحرک توسیع

In its study, the NIST team set out show that that a CAVS could be used to measure pressure under UHV conditions. The study involved attaching a pair of CAVSs to a dynamic expansion system, which is regarded by NIST as the gold standard for vacuum measurement. These systems work by injecting a known amount of gas into a vacuum chamber, then removing it from the other end at a carefully controlled rate.

“The dynamic expansion standard sets a known vacuum pressure of a known gas for the two CAVSs to measure,” Barker explains. “If the pressure set by the dynamic expansion standard and the pressure measured by the CAVSs agree within their uncertainties, then the CAVSs are validated: they are truly intrinsically accurate pressure standards for ultrahigh vacuum.”

In their experiment, the researchers measured variations in collision rates between trapped, ultracold atoms of lithium and rubidium, and a variety of room-temperature noble gases. Just as previous quantum scattering calculations had suggested, the loss rates they measured from the magnetic trap CAVSs were a reliable standard for vacuum pressure.

CAVS سے پریشر ریڈنگ تعیناتی کے کئی سالوں بعد بھی قابل اعتماد ہوگی۔

ڈینیئل بارکر

"ہم نے پایا کہ CAVSs اور متحرک توسیعی معیار بہت اچھے معاہدے میں ہیں۔ وہ اسی ویکیوم پریشر کی اطلاع دیتے ہیں،" بارکر کہتے ہیں۔ "اب ہم جانتے ہیں کہ CAVS سے دباؤ کی ریڈنگز تعیناتی کے کئی سالوں بعد بھی قابل اعتماد ہوں گی۔"

چھوٹا 3D پرنٹ شدہ ویکیوم پمپ ماس سپیکٹرو میٹری کو فروغ دے سکتا ہے۔

Following their success, Eckel and team now hope metrology institutes around the world will try to replicate their results by comparing CAVSs with vacuum pressure measurements made using their own dynamic expansion standards. If an international agreement can be reached, they expect that vacuum pressures could soon be routinely measured far more accurately than with ionization gauges – to the benefit of researchers working in cutting-edge areas of research.

بارکر کا کہنا ہے کہ "ہم توقع کرتے ہیں کہ ایک CAVS کی طویل مدتی وشوسنییتا ایکسلریٹر سہولیات، کشش ثقل کی لہر کا پتہ لگانے والے، اور اگلی نسل کے سیمی کنڈکٹر فیبس میں فائدہ مند ہو سکتی ہے۔" "NIST تجارتی طور پر تیار کردہ گیجز کے لیے انشانکن معیار کے طور پر ایک CAVS تیار کرنے کا بھی ارادہ رکھتا ہے۔"

تحقیق میں بیان کیا گیا ہے۔ اے وی ایس کوانٹم سائنس.

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ آٹوموٹو / ای وی، کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• چارٹ پرائم۔ ChartPrime کے ساتھ اپنے ٹریڈنگ گیم کو بلند کریں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• بلاک آفسیٹس۔ ماحولیاتی آفسیٹ ملکیت کو جدید بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/cold-atoms-used-to-create-reliable-pressure-gauge-for-ultra-high-vacuum/