Montage expérimental avec trajectoires simulées. une. Vue schématique de la partie supérieure de la machine à faisceau vertical montrant l'extrémité du décélérateur à ondes progressives et le système de lentilles quadripolaires. La lentille quadripolaire est constituée de 4 tiges cylindriques suspendues par 2 disques en céramique. Deux électrodes annulaires focalisent les molécules dans la direction z. Pour une vue sur l'intérieur, une partie du quadripôle et du groupeur a été coupé. Les molécules sont ionisées par un laser UV et imagées sur un écran au phosphore situé derrière une plaque multicanaux (MCP). L'image est enregistrée à l'aide d'une caméra à dispositif à couplage de charge (CCD) et d'un tube photomultiplicateur (non représenté). Les courbes rouges montrent une simulation de trajectoires à travers le système de lentilles pour un faisceau lancé avec une vitesse de 1,8 m/s. b-g Diagrammes de l'espace des phases montrant l'acceptation de l'installation dans les directions longitudinale (b-d) et transversale (e-g), à trois hauteurs différentes. Notez que les axes du panneau g sont mis à l'échelle d'un facteur 10 par rapport aux panneaux e et f. Les ellipses grises montrent la répartition du paquet de molécules à la sortie du décélérateur. Crédit :arXiv : 1611.03640 [physics.chem-ph]
(Phys.org)—Une équipe de chercheurs de la Vrije Universiteit Amsterdam a construit, pour la première fois, une fontaine moléculaire. Le groupe a publié un article dans la revue Lettres d'examen physique décrivant comment ils ont créé la fontaine, comment cela fonctionne et leurs idées sur la façon dont il pourrait être utilisé pour mesurer plus précisément les constantes physiques.
Les scientifiques ont développé des fontaines atomiques dans les années 1980 et depuis lors, elles ont été appliquées à une myriade d'applications, l'exemple le plus connu étant probablement l'horloge atomique. Le but d'une fontaine atomique est de permettre de mesurer les caractéristiques des atomes se déplaçant à des vitesses relativement lentes. Les vitesses ralenties sont dues au fonctionnement de la fontaine :les atomes sont refroidis à une température très basse et sont ensuite projetés vers le haut où ils finissent par ralentir, arrêter et commencer à tomber en raison de la force de gravité. Une horloge atomique fonctionne en réglant l'état interne d'un atome avant qu'il ne soit tiré vers le haut, puis en notant le changement infime de son état interne lorsqu'il redescend. Les scientifiques aimeraient avoir accès à une fontaine similaire qui fonctionne au niveau moléculaire, parce qu'ils pensent qu'il pourrait être utilisé pour mesurer plus précisément les constantes physiques, ce qui à son tour pourrait aider à des tests rigoureux du modèle standard. Malheureusement, jusqu'à maintenant, cela n'était pas possible en raison de la difficulté de refroidir les molécules sans les faire étaler. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont surmonté ce problème.
Pour créer la fontaine moléculaire, les chercheurs ont refroidi des molécules d'ammoniac en combinant deux techniques antérieures et en les appliquant à un faisceau moléculaire. La première consistait à appliquer des tensions d'une manière à commutation rapide pour éliminer l'énergie du faisceau. La seconde impliquait l'application d'une haute tension qui était régulièrement variée pour permettre de ralentir continuellement le potentiel du faisceau ainsi que sa vitesse. Une fois les molécules ralenties dans un piège, ils étaient tirés vers le haut de manière à leur faire subir des changements de vitesse et de position. Ils ont ensuite été ionisés par un laser et mesurés par un disque détecteur.
L'appareil n'est pas encore en mesure d'offrir des mesures de constantes physiques, cependant, car il n'est capable de détecter qu'une seule molécule toutes les cinq répétitions de l'explosion de la fontaine, ce qui équivaut à moins d'une détection par seconde. Cela signifie qu'il faudra beaucoup de temps pour rassembler suffisamment d'informations à partir d'une seule fontaine pour effectuer des mesures réelles. Heureusement, car plus de répétitions produiront des données supplémentaires, ce qui suggère que des mesures très précises arriveront certainement dans un proche avenir.
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