นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและมหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนาในสหรัฐอเมริกาประสบความสำเร็จในการทำให้โมเลกุล YbOH เย็นลงด้วยเลเซอร์ ซึ่งเป็นขั้นตอนแรกที่สำคัญต่อการใช้โมเลกุลเหล่านี้ในการวัดค่าโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าของอิเล็กตรอน (eEDM) อย่างแม่นยำ งานของพวกเขาถูกเสริมด้วยความพยายามที่เกี่ยวข้องซึ่งดำเนินการโดยนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (Caltech) และมหาวิทยาลัย Temple
เพื่อเพิ่มความสว่างของลำแสง YbOH ที่เย็นจัด
ผลลัพธ์ปรากฏในบทความแยกต่างหากใน New Journal of Physicsซึ่ง (เช่นPhysics World ) เผยแพร่โดย IOP Publishing ในที่นี้ สมาชิกสองคนของการทำงานร่วมกันของ PolyEDM คือ Ben Augenbraun นักศึกษาระดับปริญญาเอกของ Harvard และนักศึกษาระดับปริญญาเอกของ Caltech Arian Jadbabaie กล่าวถึงเป้าหมายและความสำเร็จของโครงการ
อะไรคือแรงจูงใจในการวิจัย?แม้จะประสบความสำเร็จมากมาย แต่ Standard Model ของฟิสิกส์อนุภาคก็ยังเป็นทฤษฎีที่ไม่สมบูรณ์ ท่ามกลางข้อบกพร่องอื่น ๆ มันอธิบายทั้งธรรมชาติของสสารมืดและสาเหตุที่จักรวาลของเราเต็มไปด้วยสสาร แต่ไม่ใช่ปฏิสสาร ความลึกลับเหล่านี้สามารถแก้ไขได้ โดยการมีอยู่ของอนุภาคและปฏิสัมพันธ์ใหม่ที่อยู่นอกเหนือแบบจำลองมาตรฐาน (BSM) แม้จะมีการค้นหาอย่างต่อเนื่องหลายครั้ง แต่ก็ไม่พบสัญญาณของฟิสิกส์ BSM ในห้องปฏิบัติการ
หากศึกษาด้วยความแม่นยำสูงเพียงพอ อนุภาค “ทั่วไป”
เช่น อิเล็กตรอน อาจแสดงผลเพียงเล็กน้อย – แต่วัดได้ – จากปฏิกิริยาและอนุภาค “ใหม่” (ที่มีอยู่ในธรรมชาติ แต่ยังไม่เห็นในห้องปฏิบัติการ) ข้อจำกัดที่ดีที่สุดบางประการเกี่ยวกับฟิสิกส์ BSM มาจากการวัดอิเล็กตรอนในโมเลกุลที่อยู่เหนือศูนย์สัมบูรณ์ไม่กี่องศา การขยายความล้ำสมัยในปัจจุบันจำเป็นต้องมีการตรวจสอบโมเลกุลจำนวนมาก (ล้าน) เป็นเวลานานมาก (หลายวินาที) ซึ่งเป็นงานที่เรียกร้องให้มีโมเลกุลที่เย็นจัดและติดอยู่ที่อุณหภูมิไมโครเคลวิน การวิจัยของเราจัดการกับความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับการผลิตโมเลกุลเหล่านี้ในปริมาณมาก และการใช้เลเซอร์เพื่อลดอุณหภูมิของโมเลกุลตามลำดับความสำคัญจำนวนมาก
คุณทำอะไรลงไป?เราสาธิตการระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ของ YbOH ซึ่งเป็นโมเลกุล polyatomic ที่หนักและมีความไวสูงต่อฟิสิกส์ของ BSM เรายังแสดงให้เห็นว่าแสงเลเซอร์สามารถใช้เพื่อเพิ่มปฏิกิริยาทางเคมีที่สร้าง YbOH ได้
ด้วยการใช้เลเซอร์ที่ได้รับการปรับแต่งอย่างแม่นยำและ สนามแมกเนติก ร่วมกัน เราสาธิตการระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ของลำแสงก๊าซ YbOH ในมิติเดียวจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำถึงไมโครเคลวินหลาย ไมโครเคล วิน เนื่องจากการเคลื่อนที่แบบสั่นที่ซับซ้อนใน YbOH เราจึงจำเป็นต้องใช้เลเซอร์จำนวนมาก เพื่อป้องกันการสูญเสียโมเลกุลไปจนถึงระดับการสั่นที่ไม่ได้ “เห็น” ความยาวคลื่นเลเซอร์อื่นๆ ด้วยวิธีนี้ เราบังคับให้โมเลกุลดูดซับและปล่อยโฟตอนหลายร้อยตัวอีกครั้ง โดยใช้แรงมหาศาลกับพวกมันโดยใช้โมเมนตัมของโฟตอนเพื่อทำให้โมเลกุลเย็นลง
ก่อนการทำความเย็นด้วยเลเซอร์ เราผลิต YbOH ที่เย็น
ในลำแสงโดยใช้ปฏิกิริยาเคมีระหว่างอะตอม Yb และโมเลกุลที่มี OH (เช่น น้ำหรือเมทานอล) เราสามารถทำให้ปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้มีประสิทธิภาพมากขึ้น 10 เท่าโดยใช้แสงเลเซอร์ (ที่ความยาวคลื่นที่แตกต่างจากที่ใช้ในการทำความเย็น) เพื่อกระตุ้นอะตอม Yb ให้อยู่ในสถานะอายุยืน การคำนวณเชิงทฤษฎีที่สอดคล้องกันของเราแสดงให้เห็นว่า สถานะ Yb ที่ตื่นเต้นนี้ มีพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะอุปสรรคด้านปฏิกิริยา
การค้นพบที่น่าสนใจหรือสำคัญที่สุดคืออะไร? YbOH เป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่มีมวลมากที่สุดชนิดหนึ่งและมีโครงสร้างที่ซับซ้อนที่สุดชนิดหนึ่งในบรรดาโมเลกุลที่ระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ การแสดงเป็นครั้งแรกว่าเทคนิคง่ายๆ สามารถขยายไปถึง YbOH ได้เป็นก้าวสำคัญ การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ทำได้เร็วมาก ใช้เวลาเพียงเสี้ยววินาที และต้องการการดูดซับและการปล่อยแสงเลเซอร์โฟตอนหลายร้อยครั้งเท่านั้น ประสิทธิภาพของการระบายความร้อนนี้เป็นสัญญาณที่มีแนวโน้มมากสำหรับการขยายเวลาในการทดลองในอนาคต
เมื่อใช้Yb ใน สภาวะ ตื่นเต้น ปฏิกิริยาเคมีที่สร้าง YbOH จะเป็นแบบคายความร้อน โดยมีพลังงานพิเศษที่สามารถให้ความร้อนแก่โมเลกุลได้ อย่างไรก็ตาม เรากระตุ้นและเกิดปฏิกิริยาในสภาพแวดล้อมที่เย็นซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซฮีเลียม เราพบการชนกันของฮีเลียม เอฟเฟกต์ทำให้โมเลกุล เพิ่มเติม ที่เกิดจากปฏิกิริยาคายความร้อน สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการทำความเย็นด้วยเลเซอร์ ซึ่งต้องใช้จุดเริ่มต้นของโมเลกุลที่เย็นและช้า
องค์ประกอบออปติคัล เช่น กระจกและเลนส์ที่นำแสงสีเขียวไปรอบๆ ม้านั่งออปติคอล เร่งปฏิกิริยา: การตั้งค่าการเพิ่มประสิทธิภาพทางเคมี โดยแสงเสริมสีเขียวจะถูกส่งไปยังแหล่งกำเนิดเหตุใดการวิจัยนี้จึงมีความสำคัญ การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ของ YbOH แสดงให้เห็นว่าโมเลกุล polyatomic ที่ซับซ้อนมากขึ้นสามารถควบคุมได้ ซึ่งรวมถึงที่ระดับสถานะควอนตัมเดียว ที่ อุณหภูมิ ที่ เย็นจัด ความซับซ้อนเพิ่มเติมของพวกมันจะกลายเป็นคุณสมบัติ ทำให้ไม่มีการใช้งานในการวัดที่แม่นยำและอื่นๆ
นอกจากนี้ การเพิ่มประสิทธิภาพของสารเคมีด้วยเลเซอร์ที่เราสาธิตสามารถนำไปใช้กับปฏิกิริยาอื่นๆ ที่สร้างโมเลกุลที่น่าสนใจหลากหลายที่อุณหภูมิต่ำ การคำนวณที่สอดคล้องกันสามารถช่วยระบุสารตั้งต้นที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตระดับโมเลกุล การเพิ่มประสิทธิภาพของสารเคมีอาจเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับการทดลองจำนวนมากที่ต้องใช้โมเลกุลเย็น
Credit : perceptualriot.com percocetrxpharmacy.com perdomocigarsasia.com pervasivesecurityroundtable.com poetrydirectory.net
