Научници користе ласер за хлађење мале површине филма до апсолутне нуле за високо осетљиве сензоре

Недавно су истраживачи са Универзитета у Базелу најавили успешан развој нове методе која може да хлади мале површине филма до температура веома близу апсолутне нуле (минус 273,15 степени Целзијуса) користећи само ласер. Овај високо хлађени филм, према извештају, могао би се користити у будућности за изузетно осетљиве сензоре.
Немачки астроном Јоханес Кеплер дошао је на идеју о соларном једру пре 400 година, што је свемирска летелица која користи светлосни притисак сунчеве светлости за космичку навигацију и може да се користи да омогући бродовима да се крећу кроз свемир. Веровао је да када се светлост рефлектује од неког предмета, делује сила. Такође је користио ову теорију да објасни зашто су репови комета окренути од Сунца.
Тим су предводили др Пхилипп Треутлеин и др Патрицк Поттс. Њихови налази су недавно објављени у научном часопису Пхисицал Ревиев Кс.
Нема повратних информација о мерењу
Данас се атоми и друге честице успоравају и хладе снагом светлости. За ову сврху је обично потребан софистицирани инструмент. Оно што је посебно у приступу горе поменутог тима је то што овај ефекат хлађења постижу без икаквих мерења.
Према законима квантне механике, повратне спреге често захтевају процесе мерења који могу довести до промена у квантним стањима и самим тим изазвати поремећаје. Да би то спречили, истраживачи са Универзитета у Базелу су створили систем назван "кохерентна повратна спрега" у којој ласер делује и као сензор и као пригушивач.
То су постигли потискивањем и хлађењем термичких вибрација филма силицијум нитрата величине око пола милиметра. У својим експериментима, истраживачи су усмерили ласерски сноп на филм и унели светлост рефлектовану од филма у оптички кабл. Током ове операције, вибрације мембране су произвеле мале промене у фази осциловања рефлектоване светлости.
Информација о тренутном стању кретања мембране садржана у фази осциловања је затим коришћена, са временским одлагањем, да се примени права количина силе на мембрану у правом тренутку користећи исти ласер. Истраживачи су користили 30-метар дуг оптички кабл да би постигли оптимално кашњење од око 100 наносекунди.
Приближава се апсолутној нули
Постдокторски истраживач и његове колеге са Универзитета у Базелу у Швајцарској охладили су мембрану на 480 микрокелвина, или мање од хиљадити део степена изнад апсолутне нуле.
У следећој фази они ће побољшати експеримент како би мембрану довели у њено осцилирајуће квантномеханичко основно стање - најнижу могућу температуру. Требало би замислити стварање такозваних стиснутих стања мембране.
Таква стања су од посебног интереса за сензорске структуре због њихове способности да побољшају тачност мерења. У будућности, микроскопија атомске силе за скенирање површина у нанометарској резолуцији биће потенцијална примена за такве сензоре.