โปรตอนทำให้เย็นลงโดยใช้ไอออนคลาวด์และวงจรตัวนำยิ่งยวด

ความสามารถในการดักจับอนุภาคมีประจุและทำให้เย็นลงจนเหลือเศษเสี้ยวของระดับเหนือศูนย์สัมบูรณ์เป็นกุญแจสำคัญในการทดสอบฟิสิกส์พื้นฐานหลายอย่าง รวมถึงโพรบของความไม่สมดุลใดๆ ระหว่างสสารและปฏิสสาร เพื่อให้อุณหภูมิลดต่ำลงอย่างรวดเร็ว นักฟิสิกส์ในเยอรมนีและญี่ปุ่นได้แสดงวิธีดึงความร้อนจากโปรตอนเดี่ยวผ่านวงจรตัวนำยิ่งยวดที่เชื่อมต่อกับกลุ่มเมฆไอออนที่ระบายความร้อนด้วย

เลเซอร์

ซึ่งอยู่ห่างออกไปหลายเซนติเมตร ซึ่งเป็นเทคนิคที่สามารถทำได้ง่ายๆ นำไปใช้กับ แบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาคบอกเราว่ากระบวนการทางกายภาพทั้งหมดต้องเป็นไปตามสมมาตรแบบ CPT โดยไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อประจุ พาริตี และเวลากลับด้าน การละเมิดสมมาตรนี้จำเป็น

ต้องมีการยกเครื่องแบบจำลองมาตรฐานและอาจอธิบายได้ว่าทำไมจักรวาลจึงดูเหมือนประกอบด้วยสสารเกือบทั้งหมด แม้ว่าสสารและปฏิสสารในปริมาณที่เท่ากันควรจะถูกสร้างขึ้นในบิกแบงเป็นหนึ่งในหลายการทดลองที่ CERN ในสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งศึกษาปฏิสสารโดยใช้สารต้านโปรตอน

ที่ส่งมาจากของห้องปฏิบัติการ เป้าหมายเฉพาะของมันคือการค้นหาหลักฐานการละเมิด CPT โดยการเปรียบเทียบโมเมนต์แม่เหล็กของโปรตอนและแอนติโปรตอน ซึ่งจนถึงขณะนี้ได้พิสูจน์แล้วว่าปริมาณทั้งสองมีค่าเท่ากันที่ระดับ 1.5 ส่วนในพันล้านส่วนการระบายความร้อนด้วยความเห็นอกเห็นใจ

ในงานล่าสุด สมาชิกของการทำงานร่วมกันของ BASE ได้แสดงเทคนิคใหม่ในการทำให้โปรตอนและแอนติโปรตอนเย็นลง ซึ่งน่าจะช่วยให้พวกเขาทำการเปรียบเทียบโมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคได้แม่นยำยิ่งขึ้น เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการทำให้ไอออนเบริลเลียมเย็นลงด้วยแสงเลเซอร์ ซึ่งเป็นกระบวนการ

ที่อาศัยการดูดกลืนแสงเพื่อทำให้ไอออนเย็นลงจนเหลือเพียงไม่กี่ส่วนในพันขององศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ การระบายความร้อนนี้ไม่สามารถนำไปใช้กับโปรตอนและแอนติโปรตอนได้โดยตรง เนื่องจากอนุภาคย่อยของอะตอมเหล่านี้ไม่มีโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ นักวิจัยใช้ประโยชน์จากสิ่งที่เรียกว่า

การระบาย

ความร้อนด้วยความเห็นอกเห็นใจเพื่อทำให้โปรตอนเย็นลงโดยใช้ไอออนเบริลเลียมเย็นแนวคิดคือการทำให้อนุภาคมีประจุหนึ่งเย็นลงโดยนำอนุภาคที่มีประจุอื่นมาสัมผัสทางความร้อนกับอนุภาคที่มีประจุอีกตัวหนึ่งที่อุณหภูมิต่ำกว่า ซึ่งสามารถทำได้ด้วยไอออนที่มีประจุบวก ซึ่งถูกทำให้เย็นลงเรื่อยๆ ด้วย

เลเซอร์ และโปรตอนที่ถูกยึดไว้โดยใช้สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในกับดักเดียวกัน อนุภาคทั้งสองจะผลักกันและในกระบวนการนี้ โปรตอนจะถ่ายเทความร้อนไปยังไอออน ซึ่งจะทำให้เย็นลงเนื่องจากไอออนที่ใช้ในการทำความเย็นด้วยเลเซอร์มักจะเกิดขึ้นจากการลอกอะตอมที่เป็นกลางของอิเล็กตรอน

ออก เทคนิคนี้จึงไม่สามารถใช้เพื่อทำให้แอนติโปรตอนซึ่งมีประจุบวกเย็นลงโดยใช้กับดักเพียงอันเดียว ความแปลกใหม่ในงานวิจัยใหม่คือการแสดงให้เห็นว่าอนุภาคของอะตอมสามารถระบายความร้อนด้วยความเห็นอกเห็นใจได้อย่างไรแม้ว่าจะอยู่ในกับดักที่แตกต่างจากไอออนก็ตาม

วงจร LC ตัวนำยิ่งยวดซึ่งนำ ในญี่ปุ่น ได้สาธิตแนวทางดังกล่าวในห้องปฏิบัติการที่มหาวิทยาลัยไมนซ์ในเยอรมนี โดยใช้โปรตอนแทนแอนติโปรตอนในขณะนี้ การทดลองประกอบด้วยกับดักไอออนเพนนิง 2 อันห่างกันประมาณ 9 ซม. ซึ่งทั้งสองอย่างนี้เชื่อมต่อกับวงจรตัวเหนี่ยวนำ-ตัวเก็บประจุ (LC) 

โปรตอนตัวเดียวถูกเก็บไว้ในกับดักอันหนึ่งและเมฆของเบริลเลียมไอออนที่ระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ในอีกอันหนึ่ง ความถี่เรโซแนนซ์ของวงจร LC ตัวนำยิ่งยวดถูกกำหนดให้ใกล้เคียงกับความถี่ตามแนวแกนของกับดัก ซึ่งทำให้สามารถถ่ายโอนพลังงานผ่านวงจรจากโปรตอนไปยังไอออนได้

ตามที่พวกเขารายงานในบทความ และเพื่อนร่วมงานใช้สัญญาณการทดลองสองสัญญาณเพื่อแสดงให้เห็นว่าไอออนทำให้โปรตอนเย็นลงจริงๆ ประการหนึ่ง พวกเขาสามารถหาอุณหภูมิของระบบอนุภาคทั้งสองโดยการวิเคราะห์สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าที่มีอยู่ในวงจร LC ในเวลาเดียวกัน 

พวกมันเปลี่ยนความถี่เรโซแนนซ์ของไอออนในขณะที่รักษาระดับของโปรตอนให้คงที่ ตามที่คาดไว้ พวกเขาสังเกตเห็นการเย็นตัวลงก็ต่อเมื่อความถี่ของไอออนตรงกับความถี่ของทั้งโปรตอนและวงจรเท่านั้น วินาที ไม่ใช่ชั่วโมงทีมงานพบว่าสามารถลดอุณหภูมิของโปรตอนลงได้ 85% 

ทำให้เย็นลง

จนเหลือ 17 K และลดลงเหลือประมาณ 2.5 K ในที่สุด โดยการปรับปรุงเวลาเชื่อมต่อและดักจับรูปทรงเรขาคณิตในการทดลองในอนาคต พวกเขาหวังว่าจะได้อุณหภูมิไม่กี่สิบของ มิลลิเคลวินภายในไม่กี่วินาที ซึ่งเปรียบเทียบได้ดีกับเวลาราว 10 ชั่วโมงที่ก่อนหน้านี้ใช้พวกมัน

กล่าวว่าอุณหภูมิที่ต่ำกว่าเหล่านี้ควรอนุญาตให้ตรวจสอบสมมาตรของสสารและปฏิสสาร “ด้วยความแม่นยำที่ดีขึ้นมาก” ส่วนจะละเอียดแค่ไหนนั้นขอไม่บอก เขาจะไม่ถูกดึงดูดด้วยความแม่นยำที่อาจจำเป็นต้องใช้จริงเพื่อดูการละเมิดสมมาตร CPT ที่อาจเกิดขึ้น เขากล่าวว่าเป็นคำถามที่เขียนบทความ 

“ข่าวและมุมมอง” เพื่อประกอบการวิจัยกล่าวว่าเทคนิคใหม่นี้เพิ่มโอกาสในการทำให้อนุภาคมีประจุเย็นลง ในระยะทางไกลตามอำเภอใจ – โดย “เดินสายไฟขึ้น ” ไปจนถึงไอออนที่ระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ เขาเสริมว่าโครงร่างนี้อาจเป็นวิธีที่ดีกว่าในการแลกเปลี่ยนข้อมูลควอนตัมบิตเดียวมากกว่าการใช้สถานะ

ควอนตัมของแสงที่ปล่อยออกมา แต่เขาเตือนว่าอัตราการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างระบบอนุภาคจะต้อง “ดีขึ้นมาก” ก่อนในการทำให้แอนติโปรตรอนเย็นลงเหลือประมาณ 100 mK ซึ่งทำได้โดยการเชื่อมต่อตัวนำยิ่งยวดที่เย็นลง จากนั้นค่อยๆ ดูดอนุภาคที่มีพลังงานต่ำที่สุดออกอย่างระมัดระวัง

Credit : ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ / สล็อตแตกง่าย