Partículas suspendidas en el vacío
La capacidad de manipular y medir la traslación y rotación de estos objetos con alta precisión crea nuevas plataformas experimentales que brindan oportunidades únicas para la investigación básica y aplicada.
Por poner algunos ejemplos, la alta sensibilidad de los objetos suspendidos a las fuerzas externas y a la aceleración está impulsando el desarrollo de sensores y la exploración de nueva física, así como el control completo de la fricción y las fuerzas que afectan al movimiento de estas partículas y la aleatorización de Una prueba de hipótesis termodinámicas. Además, al crear un vacío ultraalto, la fricción y el ruido se pueden reducir a un mínimo sustancial, allanando el camino no sólo para la detección y detección cuántica, sino también para la exploración de superposiciones cuánticas macroscópicas en estados de masa hasta ahora inexplorados. dice Oriol Romero-Isart del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia de Ciencias de Austria y del Departamento de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck.
Enfriamiento al estado fundamental cuántico
La tecnología óptica cuántica se propuso por primera vez en 2010, que utiliza una cavidad óptica para enfriar el movimiento de nanopartículas suspendidas a un estado cuántico. Desde entonces, estas propuestas se han desarrollado de forma experimental y complementadas con la implementación de mecanismos de control basados en la luz, la electricidad y el magnetismo. Hasta ahora, los esquemas de enfriamiento basados en cavidades ópticas y retroalimentación activa han logrado enfriar el movimiento de nanopartículas suspendidas en un medio a un estado fundamental cuántico, abriendo el camino a una física cuántica aún inexplorada.
Física, ciencia de materiales y sensores
Los objetos a nanoescala suspendidos en alto vacío proporcionan un aislamiento del medio ambiente que antes era inalcanzable, lo que abre nuevas oportunidades para la investigación y las aplicaciones. Carlos González-Balestro explica: "La caja de herramientas actual permite levitar y controlar cualquier tipo de nanoobjeto mediante interacciones ópticas, eléctricas y magnéticas, incluidos imanes, metales, diamantes con centros de color, grafeno, gotas líquidas e incluso helio superfluido". Investigador del Departamento de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck. "Estas interacciones también proporcionan una manera de acoplar grados de libertad internos (como fonones, magnetones y excitones) con grados de libertad externos bien controlados (traslación y rotación)".
Levitación El sistema es limpio banco de pruebas para la ciencia de materiales que puede probar e incluso diseñar sustancias en condiciones extremas. Además, los sistemas suspendidos son una plataforma ideal para estudiar la física del desequilibrio. Ampliar el control a todos los grados de libertad de las partículas en suspensión reduce las fuentes de ruido y la decoherencia. Abrirá la puerta a nuevas áreas de la física cuántica macroscópica (como la preparación de superposiciones cuánticas macroscópicas de objetos compuestos por miles de millones de átomos) y explorará la fuerza débil en áreas inexploradas (como la fuerza débil predicha por el modelo de materia oscura). Finalmente, el uso de sistemas de levitación en la detección de fuerzas ultrasensibles también abre oportunidades para aplicaciones de detección comerciales, incluidos gravímetros, sensores de presión, sensores de fuerza de inercia y sensores de campo electro/magnético.
Más información: Carlos González-Ballestero et al., Dinámica de levitación: levitación y control de objetos microscópicos en el vacío, Ciencia (2021). DOI: 10.1126/ciencia. abg 3027 www.ciencia.org/DOI/
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