Fysikere har skapt verdens første atomiske virvelstråle – en virvlende virvel av atomer og molekyler med mystiske egenskaper som ennå ikke er forstått.
Ved å sende en rett stråle av heliumatomer gjennom et gitter av bittesmå spalter, var forskerne i stand til å bruke kvantemekanikkens merkelige regler for å gjøre strålen om til en snurrende virvel. Denne rotasjonen av strålen, kalt orbital vinkelmomentum, gir den en ny bevegelsesretning, slik at den kan virke på måter forskerne ennå ikke har spådd. For eksempel tror forskere at spinnende atomer kan legge til en stråle av ytterligere dimensjoner til magnetisme, blant andre uforutsigbare effekter, på grunn av elektronene og kjernene inne i de spiralformede virvelatomene som spinner med forskjellige hastigheter.
Forskerne skapte strålen ved å lede heliumatomer gjennom et rutenett av små spalter, som hver måler bare 600 nanometer i diameter. I kvantemekanikkens rike – regelsettet som styrer verden av svært små mengder – kan atomer oppføre seg som partikler og som bittesmå bølger, slik at en stråle av bølgelignende heliumatomer diffrakterte gjennom et gitter, bøyde seg så mye at den ble dannet en virvel som løp gjennom verdensrommet som en korketrekker.
Virvelatomene traff deretter en detektor, som viste flere stråler – diffraktert i ulik grad og med ulik vinkelmomentum – i form av bittesmå smultringlignende ringer. Forskerne la også merke til enda mindre og lysere ringer kilt inne i de tre sentrale virvlene. Dette er tegn på heliumeksimerer - molekyler som dannes når et energisk eksitert heliumatom fester seg til et annet heliumatom.
Det orbitale vinkelmomentet som tildeles atomene inne i spiralbunten endrer også de kvantemekaniske seleksjonsreglene som bestemmer hvordan de vridde atomene vil samhandle med andre partikler. Deretter vil forskerne bryte disse heliumstrålene til fotoner, elektroner og atomer av andre elementer enn helium for å se hvordan de ellers kan oppføre seg.
Hvis virvelstrålen faktisk oppfører seg annerledes, kan den være en ideell kandidat for en ny type mikroskop som kan studere uutforskede detaljer på subatomært nivå.
Les også:
- Forskere gjenskapte en mulig heliumdusj på Jupiter i laboratoriet
- Fysikere gjorde ved et uhell en ny oppdagelse om sorte hull