냉간 원자를 위한 3D 프린팅 부품 과 초유체 인터페이스는 고전적 거동...

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냉간 원자를 위한 3D 프린팅 부품 과 초유체 인터페이스는 고전적 거동과 양자 거동을 혼합

연구원들은 휴대용 양자 기술의 개발을 가능하게 할 수 있는 저온 원자 실험을 위해 더 가볍고 더 작은 광학 및 진공 구성 요소를 시연합니다 .

이상적으로는 이러한 장치가 작고 가벼우며 견고하여 휴대가 용이하지 않은 현재의 실험실 기반 시스템과 달리 언제 어디서나 사용할 수 있습니다. 팀은 최근 에 표준 진공 챔버보다 70% 더 가벼운 3D 인쇄된 진공 챔버 를 시연했으며 이러한 챔버를 사용하는 시스템의 크기와 무게를 줄이는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다. 이제 그들은 3D 인쇄 부품을 사용하여 소형 광학 자기 트랩을 시연했습니다. 이는 많은 양자 기술과 저온 원자 실험의 출발점입니다[ 1 ].

팀의 디자인에는 트랩의 광학 부품과 진공 챔버가 포함됩니다. 인쇄된 부품의 무게는 3.2kg이며 공간을 차지합니다. 알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴, 아주 작은 부분 알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴 일반적으로 그러한 시스템에 필요합니다.

그들의 설정을 입증하기 위해 팀은 저온 원자 실험에 일반적으로 사용되는 루비듐 원자 구름을 가두고 냉각하는 데 사용했습니다. 그들은 구름을 생성할 수 있음을 보여줍니다. 알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴 기존의 더 무거운 구성 요소를 사용하여 구름에 포함된 거의 같은 수의 원자입니다.

Madkhaly는 "플러그 앤 플레이" 3D 인쇄 구성 요소가 양자 기술에 필요한 다른 광학 또는 진공 기반 시스템에 사용될 수 있다고 상상합니다. 그러나 현재로서는 정상보다 많은 수의 원자로 차가운 원자 구름을 생성할 수 있도록 광자기 트랩 설계를 최적화할 계획이라고 그녀는 말합니다. 이 목표의 목적은 양자 중력 효과를 감지할 수 있는 영역에 도달하는 것입니다.

목성의 파도와 소용돌이 패턴은 둘 다 KHI(Kelvin-Helmholtz instability)라고 불리는 두 가지 유체 혼합 현상의 결과입니다. 이론가 팀은 이제 초유체에서 KHI의 시뮬레이션을 수행하고 고전적 효과에서 양자 효과로의 교차를 보여주는 몇 가지 다른 거동을 발견했습니다[ 1 ]. 결과는 이전 시뮬레이션보다 더 넓은 범위의 매개변수를 포함하므로 초유체에서 KHI의 현재까지 가장 완전한 그림을 제공합니다.

그림 캡션

그림을 펼치다

chokchaipoo/stock.adobe.com

파도 만들기. 수면을 가로질러 부는 바람은 Kelvin-Helmholtz 불안정성을 통해 파도를 생성합니다.

고전적인 KHI에서 두 유체는 처음에는 평평한 경계를 공유하고 경계면에 평행한 다른 속도로 흐르므로 경계가 물결 모양이거나 심지어 난류가 됩니다. 예를 들어 바람은 처음에는 평평한 물에서 파도를 일으킬 수 있습니다. 일본 킨다이 대학의 대학원생인 Haruya Kokubo와 그의 동료들은 두 개의 보스-아인슈타인 응축물(BEC), 즉 점도가 부족하여 초유체인 차가운 원자 기체의 상호 작용을 시뮬레이션했습니다.

시뮬레이션에서 BEC는 반대 방향으로 동일한 속도로 흐릅니다. 팀은 유체의 상대 속도와 두 유체의 원자 사이의 반발 강도에 따라 다양한 거동을 관찰했습니다. 반발 강도는 유체의 혼화성과 두 종이 혼합되는 계면 영역의 두께를 결정했습니다.

가장 강한 반발력과 가장 낮은 상대 속도로 날카로운 경계면은 Kokubo와 그의 동료들이 "펄럭이는 손가락" 패턴이라고 부르는 것을 형성했습니다. 쓰다. 이 동작은 대부분 고전적입니다.

연구팀은 계면 두께가 유체 경계에서 지배적인 리플의 파장과 유사할 때 양자 유체 거동이 나타남을 보여주었다. 이 양자 발병은 두 가지 상황에서 발생했습니다. 첫 번째는 상대 속도가 증가하여 각 손가락의 끝이 특정 길이에서 끊어지고 옆으로 이동한 다음 이웃 손가락에 다시 결합하는 "지퍼" 패턴을 생성하는 경우였습니다. 두 번째 상황은 반발력이 감소하여 계면이 두꺼워지고 손가락이 펄럭이는 손가락 패턴과 반대 방향으로 기울어지는 경우였습니다. 연구원들은 미세 섬유가 눈을 잡을 때 흐름에 반대 방향으로 기울어지는 스키 재료와 유사하게 패턴을 "물개 가죽"이라고 부릅니다.

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