به گزارش خبرنگار علمي باشگاه خبرنگاران، آنچه که پژوهشگران به طور معمول هنگام فرآیند سردسازی انجام می‌دهند، این است که ابتدا باریکه‌ای کند شده از مولکول‌های سرد را ایجاد می‌کنند که می‌توانند دوباره به دام افتاده و سرد‌تر گردند. همه‌ی روش‌های کنونی کاهش سرعت، پرتوهایی پالسی از مولکول‌های کند را ایجاد می‌کنند که چندان پابرجا نیستند. اگرچه این پالس‌ها برای برخی کاربردها مفید هستند، اما اغلب هنگام تولید گازهای مولکولی فوق ‌سرد، از شار پیوسته‌ی آن‌ها بهره گرفته می‌شود.


چرخ و فلک مولکولی
به تازگی زوتیر چرونکوف (Sotir Chervenkov) و همکارانش از موسسه‌ی ماکس پلانک در آلمان به روشی برای کاهش سرعت مولکول‌ها دست یافته‌اند که باریکه‌ای تقریباً پیوسته را نتیجه می‌دهد. اصل اساسی حاکم بر آن مشابه بازی چرخ وفلک است. اگر از لبه‌ی صفحه‌ی گردان شروع به حرکت کرده و تلاش کنید که به مرکز آن دست یابید، با نیروی گریز از مرکز مواجه می‌شوید که شما را به سمت بیرون هل می‌دهد.

در سیستم جدید نیز، مولکول‌ها به مسیری مارپیچی تزریق می‌شوند که از لبه‌ی ‌بیرونی یک گردونه‌ی در حال چرخش به قطر 40  سانتیمتر آغاز شده و به سمت مرکز ادامه می‌یابد. این مسیر توسط الکترودی با آرایش چهارقطبی معین می‌شود (شکل بالا را ببینید). حرکت مولکول‌ها با سرعت حدود 200 متر بر ثانیه آغاز می‌شود که تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز سانتریفیوژ، از سرعتشان کاسته شده و هنگامی که در مرکز پدیدار می‌شوند، سرعتی حدود 20 متر بر ثانیه دارند. این پژوهشگران تاکنون گستره‌ای از پرتوهای فوق‌ سرد پیوسته، از جمله پرتوهای فلورومتان (CH3F) را ایجاد کرده‌اند.

ویژگی مهم دستگاه، این است که جریان تقریباً پیوسته است و  تنها به طور جزئی در یک نقطه‌ی  مسیر قطع می‌شود. انرژی جنبشی اغلب مولکول‌هایی که پدیدار می‌شوند، مطابق با دمای کمتر از یک درجه‌ی کلوین است. این بدان معناست که اگر مولکول‌ها دوباره در یک تله به دام افتند، گاز حاصله دمایی کمتر از یک کلوین خواهد داشت.


سانتریفیوژ می‌تواند برای کندسازی مقادیر زیادی از مولکول‌ها مورد استفاده قرار گیرد و سپس برای سردسازی بیشتر آن‌ها، از روش‌هایی مانند سرمایش تبخیری یا روش سرمایش Sisyphus استفاده شود. روش دوم سال 2012 به وسیله‌ی گروهی به رهبری مارتین زیپنفلد (Martin Zeppenfeld) رونمایی شد که می‌توانست گازهای مولکولی با دمایی به پایینی 300 mK ایجاد کند.

چرونکوف می‌گوید: «این سانتریفیوژ قادر است مقادیر فراوانی از مولکول‌های کند را به وجود آورد که سپس می‌توانند بیشتر سرد شوند تا به حالت‌های تبهگنی کوانتومی برای مولکول‌های قطبی دست یافته شود.» او خاطرنشان می‌کند که این پرتوهای سرد، همچنین می‌توانند برای انجام آزمایش‌هایی شامل برخوردهای کم‌انرژی مولکول‌ها مورد استفاده قرار گیرند و این، بینش جدیدی را برای تونل زنی کوانتومی در واکنش‌های شیمیایی به وجود می‌آورد.

جرالد رمپه (Gerhard Rempe) عضوی از این گروه اضافه می‌کند که سانتریفیوژ همچنین می‌تواند در کندسازی مولکول‌هایی که به وسیله‌ی لیزر سرد نمی‌شوند و نیز حتی برای سرمایش نوترون‌ها مورد استفاده قرار گیرد. این مقاله در Physical Review Letters منتشر شده است.


انتهای پیام/