Natuurkundigen hebben 's werelds eerste atomaire vortexstraal gecreëerd - een wervelende vortex van atomen en moleculen met mysterieuze eigenschappen die nog moeten worden begrepen.
Door een rechte straal heliumatomen door een rooster van kleine spleten te sturen, konden wetenschappers de vreemde regels van de kwantummechanica gebruiken om de straal in een draaiende draaikolk te veranderen. Deze rotatie van de straal, orbitaal impulsmoment genoemd, geeft het een nieuwe bewegingsrichting, waardoor het kan werken op manieren die onderzoekers nog niet hebben voorspeld. Wetenschappers geloven bijvoorbeeld dat ronddraaiende atomen een straal van extra dimensies aan magnetisme kunnen toevoegen, naast andere onvoorspelbare effecten, vanwege de elektronen en kernen in de spiraalvormige vortexatomen die met verschillende snelheden ronddraaien.
De onderzoekers creëerden de straal door heliumatomen door een raster van kleine spleten te leiden, elk met een diameter van slechts 600 nanometer. Op het gebied van de kwantummechanica - de regels die de wereld van zeer kleine hoeveelheden beheersen - kunnen atomen zich gedragen als deeltjes en als kleine golven, dus een bundel van golfachtige heliumatomen die door een rooster wordt afgebogen, zo ver gebogen dat het zich vormt een draaikolk die als een kurkentrekker door de ruimte raasde.
De vortex-atomen raakten vervolgens een detector, die verschillende bundels liet zien - in verschillende mate afgebogen en met een verschillend impulsmoment - in de vorm van kleine donutachtige ringen. Wetenschappers merkten ook nog kleinere en helderdere ringen op die ingeklemd zaten in de drie centrale draaikolken. Dit zijn tekenen van helium-excimeren - moleculen die worden gevormd wanneer een energetisch opgewonden heliumatoom aan een ander heliumatoom kleeft.
Het orbitale hoekmomentum dat aan de atomen in de spiraalbundel wordt gegeven, verandert ook de kwantummechanische selectieregels die bepalen hoe de gedraaide atomen zullen interageren met andere deeltjes. Vervolgens zullen de onderzoekers deze heliumstralen breken in fotonen, elektronen en atomen van andere elementen dan helium om te zien hoe ze zich anders zouden kunnen gedragen.
Als de vortexbundel zich inderdaad anders gedraagt, zou het een ideale kandidaat kunnen zijn voor een nieuw type microscoop dat onontgonnen details op subatomair niveau kan bestuderen.
Lees ook:
- Wetenschappers hebben in het laboratorium een mogelijke heliumdouche op Jupiter nagebootst
- Natuurkundigen deden per ongeluk een nieuwe ontdekking over zwarte gaten