Les physiciens ont créé le premier faisceau vortex atomique au monde - un vortex tourbillonnant d'atomes et de molécules aux propriétés mystérieuses qui restent à comprendre.
En envoyant un faisceau droit d'atomes d'hélium à travers un réseau de minuscules fentes, les scientifiques ont pu utiliser les étranges règles de la mécanique quantique pour transformer le faisceau en un vortex en rotation. Cette rotation du faisceau, appelée moment cinétique orbital, lui donne une nouvelle direction de mouvement, lui permettant d'agir d'une manière que les chercheurs n'ont pas encore prédite. Par exemple, les scientifiques pensent que les atomes en rotation peuvent ajouter un faisceau de dimensions supplémentaires au magnétisme, entre autres effets imprévisibles, en raison des électrons et des noyaux à l'intérieur des atomes de vortex en spirale tournant à des vitesses différentes.
Les chercheurs ont créé le faisceau en dirigeant des atomes d'hélium à travers une grille de minuscules fentes, chacune mesurant seulement 600 nanomètres de diamètre. Dans le domaine de la mécanique quantique - l'ensemble de règles qui régissent le monde des très petites quantités - les atomes peuvent se comporter comme des particules et comme de minuscules ondes, de sorte qu'un faisceau d'atomes d'hélium en forme d'onde diffracté à travers un réseau, tellement plié qu'il s'est formé un vortex qui traversait l'espace comme un tire-bouchon.
Les atomes du vortex ont ensuite frappé un détecteur, qui a montré plusieurs faisceaux – diffractés à différents degrés et avec des moments cinétiques différents – sous la forme de minuscules anneaux en forme de beignet. Les scientifiques ont également remarqué des anneaux encore plus petits et plus brillants coincés à l'intérieur des trois tourbillons centraux. Ce sont des signes d'excimères d'hélium - des molécules formées lorsqu'un atome d'hélium excité énergiquement se colle à un autre atome d'hélium.
Le moment cinétique orbital transmis aux atomes à l'intérieur du faisceau spiralé modifie également les règles de sélection de la mécanique quantique qui déterminent comment les atomes torsadés interagiront avec d'autres particules. Ensuite, les chercheurs briseront ces faisceaux d'hélium en photons, électrons et atomes d'éléments autres que l'hélium pour voir comment ils pourraient se comporter autrement.
Si le faisceau vortex se comporte effectivement différemment, il pourrait être un candidat idéal pour un nouveau type de microscope capable d'étudier des détails inexplorés au niveau subatomique.
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