物理学者は、まだ理解されていない不思議な特性を持つ原子と分子の渦巻く渦である世界初の原子渦ビームを作成しました。
小さなスリットの格子を通してヘリウム原子の直線ビームを送ることにより、科学者は量子力学の奇妙なルールを使用してビームを回転する渦に変えることができました。 軌道角運動量と呼ばれるビームのこの回転は、ビームに新しい運動方向を与え、研究者がまだ予測していない方法でビームが作用できるようにします。 たとえば、科学者は、回転する原子が、さまざまな速度で回転するらせん状の渦原子内の電子と原子核による、他の予測不可能な効果の中でも、磁気に追加の次元のビームを追加できると信じています。
研究チームは、直径わずか 600 ナノメートルの小さなスリットのグリッドにヘリウム原子を通すことで、ビームを作成しました。 量子力学の領域 (非常に少量の世界を支配する一連の規則) では、原子は粒子として、また小さな波として振る舞うことができるため、波状のヘリウム原子のビームは格子を通って回折し、大きく曲がって形成されました。コルクせん抜きのように空間を駆け抜ける渦。
渦原子は検出器に衝突し、小さなドーナツのようなリングの形で、さまざまな角度とさまざまな角運動量に回折されたいくつかのビームが示されました。 科学者たちはまた、中央の つの渦の中に、さらに小さくて明るい輪がはさまっていることにも気付きました。 これらは、ヘリウム エキシマーの兆候です。これは、エネルギー的に励起された つのヘリウム原子が別のヘリウム原子にくっつくときに形成される分子です。
らせん束内の原子に与えられる軌道角運動量は、ねじれた原子が他の粒子とどのように相互作用するかを決定する量子力学的選択規則も変更します。 次に、研究者はこれらのヘリウムビームを光子、電子、およびヘリウム以外の元素の原子に分解して、他の方法でどのように動作するかを確認します。
渦ビームが実際に異なる振る舞いをする場合、亜原子レベルで未調査の詳細を研究できる新しいタイプの顕微鏡の理想的な候補になる可能性があります。
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