健康教育网
离心机减速：当它们以离心力引导到旋转盘的中心时，分子略有失速。电极引导颗粒到离心机的中心。旋转电极同样设计为磁盘以确保机械稳定性。磁盘的边缘起到分子的静电指导。这里可见是向内弯曲的电极，用于将颗粒引导到旋转轴线。电极磁盘相对于盘的中心不对称，因此它们中的孔将它们平衡以防止在旋转期间的任何不平衡。
一种使用离心力减速粒子的新方法使得可以在连续流动中产生相对大量的冷分子，这可能会为化学和量子信息处理创造新的机会。
与我们的呼吸相比，乘客飞机以悠闲的步伐移动。例如，在平均值，氮分子，例如，在室温下以每小时1,700公里的速度，或几乎单个半倍的声音的速度。这意味着颗粒对于许多实验来说太快了，以及一些可想到的应用。然而，Garching Max Planck Quantum光学研究所的物理学家现在发现了一种相当简单的方法来减慢极性分子至每小时约70公里。它们使各种物质的分子如氟甲烷，抵靠旋转盘上的离心力，同时被电极引导。减速分子的速度对应于减去272摄氏度的温度。新方法使得可以在连续流动中产生相对大量的冷分子，这可能是例如用于近渗透颗粒的靶向化学反应或量子信息的处理。
化学反应非常不受控制。反应合作伙伴偶然遇到彼此，然后猛烈地碰撞，在那里它不确定他们会做什么化学家希望他们做的事情。系统地互相靠近彼此，以悠闲的步伐可以赞成一些很少发生的转变。为此，化学家需要缓慢，因此冷，分子，并且它们需要大量。物理学家以及依赖于许多实验的冷分子，以及新技术应用，如量子信息处理。对于许多科学家，特别是在低温物理学中，应该是欢迎新闻，研究人员使用Sotir Chervenkov和Gerhard Rempe在Max Planck Quall Clanck of Standum Optics的研究人员已经开发了一种多功能和有效的极性分子制动器。
基于袜子的团队的减速剂减慢了颗粒 - 在他们目前的实验中，氟甲烷分子，三氟甲烷和3,3,3-三氟丙酮 - 每小时约700至70公里。由于颗粒的速度可以在温度单元中表达，因此这对应于将温度从100k降至1k，或从负173减去272摄氏度。“氮气冷却的源供应分子在100个kelvin，我们也知道在1个开尔文的进一步冷却分子的一些好方法，”Sotir Chervenkov说。“但目前没有有效的方法，特别是没有产生连续的冷分子流量的方法。”
分子制动器的原理：四个电极最初引导极性分子从沿旋转盘的边缘处的左下方的离心机的进入。然后它们被引导到螺旋到磁盘的中心。盘侧面的两个静态电极以黄色和绿色表示，电极安装在盘上，呈紫色和粉红色。
四个电极导向分子到离心机的中心
Max Planck研究人员在这里依赖于一定的已知的力量，而是从未用过慢慢慢下分子的力量：离心力。因此，分子制动器由离心机组成，该离心机在每秒高达43转的离心机：40厘米的直径旋转盘，颗粒从其周边引导到其中心。具有交替极性的四个电极间隔一毫米分开并布置在方形的顶点处，用作在分子上的行进方向施加的指导。
两个静态电极啮合盘式制动器。通过这种双环中的开口，最大普朗克物理学家将颗粒引导到减速器中。在磁盘上同样沿着整个圆周，两个电极，但不形成封闭环。而是，两个电极弯曲朝向中心的螺旋弯曲约四分之一的圆形区域。
为了确保始终存在四个静电指导沿着沿着它们的减速路径轨道上的分子，另一个电极对沿着螺旋线圈伴随颗粒。这些电极是锥形的并且与静态电极环的距离，距离仅为0.2毫米，使得它看起来好像它们从环中分支出来。因此，分子平滑地移动到弯曲路径上，在其上，它们对抗离心力并急剧减少速度，直到盘中的电极中的进一步曲线引导它们向上和远离减速器。
分子将不得不对地球的引力领域飞行200米
“减速是以两步完成的，”Martin Zeppenfeld解释说，他们最初设计了分子制动器的概念。“最初，当它们从实验室系统传递到旋转系统时，分子减速。”这与沿着他的孩子在旋转的旋转木马上跑的父亲相当。他相对于环境举动，但对于孩子来说，他不会移动。
“另外，分子暴露于向外指向的离心力，”Martin Zeppenfeld添加。“在他们前往中心的路上，颗粒必须超越一座巨大的山峦，在这样做时连续减速，直到他们终于变得几乎待命。”为了比较：对于在地球的引力场中体验相同制作效果的颗粒，它们必须向上飞2000米。
目前用于减速极性分子的一些方法使用电极不仅可以作为指导，而且用作实际制动器。然而，利用切实可行的场强，制动效果仍然低，要求颗粒重复地向该电势山送到该电势山上。这不仅导致许多颗粒丢失，而且它们也不会在连续流动中留下减速器，而是以粒子脉冲的形式或换句话说。
离心机减速是多功能的，易于使用
“我们的离心机减速是什么是持续运行，所得梁中的大量分子，其应用多样性，以及其相对易于处理，”Max Planck Quantum光学研究所的总监Gerhard Rempe表示。原则上，原子或中子也可以通过离心力减速。然而，这些颗粒不是极性，因此不能使用电场通过离心机引导。
袜子的研究人员现在想进一步冷却离心机减速的分子。他们的目标是使用Sisyphus冷却来实现这一点，它们最近开发，适用于已经很冷的分子。这里，电场减速了光学激发的分子。通过两种方法的组合，研究人员获得了足够致密的极其冷分子流动，使它们彼此朝向彼此引导以产生特定的碰撞并控制其化学反应。但是，极冷的分子也可以累积以形成可以用作某些算术运算特别快的量子计算机寄存器的云。因此，用于粒子的闭合冷链为化学和物理学开辟了全新的透视。
出版物：S. Chervenkov等，“极性分子的连续离心机减速器”，物理。莱特牧师112,013001（2014）; DOI：10.1103 / physrevlett.112.013001
研究报告的PDF副本：用于极性分子的连续离心机减速器
图像：量子光学元件; Sotir Chervenkov / MPI的Quantum Optics
