partikelfælde

Verificeret
Artiklens indhold er godkendt af redaktionen.

Indholdsfortegnelse

Partikelfælde. Den nederste del af figuren viser udformningen af en Paul-fælde. En elektrisk vekselspænding på elektroden og ringelektroden skaber et felt, som holder elektrisk ladede partikler fanget i midten af apparatet. For at få partiklerne forbi disse felter og ind i fælden er det nødvendigt at starte med en stråle af neutrale atomer, som uhindret kan passere de elektriske felter. Når atomerne når midten af fælden, ioniseres de vha. en elektronstråle, og de kan efterfølgende laserkøles til meget lave energier. Hele apparatet befinder sig i et vakuumkammer, så luftens molekyler ikke støder ind i de fangede partikler og slår dem ud af fælden. Laserlysets spredning på ionerne benyttes også til at følge ionernes bevægelse i fælden, idet de enkelte ioner kan iagttages direkte gennem mikroskopet vist øverst i figuren. Et billede af fangede ioner optaget på denne måde illustrerer artiklen om laserkøling.

partikelfælde, apparat, som med elektriske og magnetiske felter kan indfange og opbevare ladede partikler. I den såkaldte Paul-fælde, udviklet af W. Paul, benyttes et tidsafhængigt elektrisk felt, hvor lodrette og vandrette kræfter skiftevis er tiltrækkende og frastødende, hvorved partiklerne effektivt holdes fanget. I Penning-fælden, udviklet af den tyskfødte amerikanske fysiker Hans G. Dehmelt, styrer et elektrisk felt den lodrette bevægelse, mens vandrette bevægelser styres af et magnetfelt.

Da partikler kan fastholdes i fælder i lange tidsrum, kan fysiske teorier testes med høj præcision. Svært tilgængelige partikler som fx antiprotoner, skabt ved CERNs partikelacceleratorer, kan lagres i månedsvis, bl.a. med henblik på at studere symmetrien mellem stof og antistof. Med lasere kan atomare ioner studeres spektroskopisk i fælder, en sky af ioner kan nedkøles (se laserkøling), og man kan observere krystallisation i ordnede strukturer. Med kombinationer af laserfelter og magnetfelter kan også neutrale atomer indfanges. Paul og Dehmelt delte halvdelen af nobelprisen i fysik i 1989 for udviklingen af partikelfælder.

 

Nedbremsning af lysets hastighed

Den danske fysiker Lene Vestergaard Hau vakte i 1999 international opsigt, da hendes forskningsgruppe ved Rowland Institute i Cambridge, Massachusetts præsenterede forskningsresultater, der viste en nedbremsning af lysets hastighed fra de normale 300 mio. m/s til blot 17 m/s. Så usædvanlig lave værdier kan forekomme, når to lysstråler samtidig passerer gennem en gassky af atomer. I Lene Vestergaard Haus forsøg var en gassky af natriumatomer indfanget i en magnetisk partikelfælde og nedkølet til en temperatur under en milliontedel grad fra det absolutte nulpunkt.

Det kræver en kombination af flere indfangnings- og afkølingsmekanismer at nedkøle gasser til så lave temperaturer. Først bliver en stråle af hurtige atomer nedbremset af en laserstråle og derefter indfanget og yderligere afkølet i en magnetooptisk fælde, hvor flere laserstråler krydser hinanden i et magnetfelt. Yderligere nedkøling sker ved at overføre atomerne til en magnetisk fælde, hvorfra de hurtigste atomer slipper bort, og temperaturen af de tilbageblevne atomer derfor sænkes. Sidstnævnte proces kaldes fordampningskøling og er samme mekanisme, som får en kop kaffe til at køle af, når de hurtigste vandmolekyler i væsken fordamper.

Interessen for så lave temperaturer har især koncentreret sig om dannelsen af Bose-Einstein-kondensater af atomare gasser (se Bose-gas), en proces, som lykkedes første gang i 1995 og siden har været genstand for intens forskning. Den lave værdi for lyshastigheden, som Lene Vestergaard Hau observerede, forekom, når lyset passerede gennem et Bose-Einstein-kondensat.

 

Find bøger

   
   Find Lydbøger
hos Storytel
   Find bøger
bogpriser.dk
   Studiebøger
pensum.dk
   Læs e-bøger
hos Ready

 

Hvad er et tag? Tags er artiklens nøgleord. Artikler med et fælles tag findes ved at klikke på tagget. Når du er logget ind, kan du tilføje tags og dermed skabe sammenhænge.

© Dette billede må du ...

Partikelfælde. Den nederste del af figuren viser udformningen af en Paul-fælde. En elektrisk vekselspænding på elektroden og ringelektroden skaber et felt, som holder elektrisk ladede partikler fanget i midten af apparatet. For at få partiklerne forbi disse felter og ind i fælden er det nødvendigt at starte med en stråle af neutrale atomer, som uhindret kan passere de elektriske felter. Når atomerne når midten af fælden, ioniseres de vha. en elektronstråle, og de kan efterfølgende laserkøles til meget lave energier. Hele apparatet befinder sig i et vakuumkammer, så luftens molekyler ikke støder ind i de fangede partikler og slår dem ud af fælden. Laserlysets spredning på ionerne benyttes også til at følge ionernes bevægelse i fælden, idet de enkelte ioner kan iagttages direkte gennem mikroskopet vist øverst i figuren. Et billede af fangede ioner optaget på denne måde illustrerer artiklen om laserkøling.

Viser 1 af 1 billeder

Filer

FilTilføjet af 
[+436869.801.svg (36.56 kB)

Partikelfælde. Den nederste del af figuren viser udformningen af en Paul-fælde. En elektrisk vekselspænding på elektroden og ringelektroden skaber et felt, som holder elektrisk ladede partikler fanget i midten af apparatet. For at få partiklerne forbi disse felter og ind i fælden er det nødvendigt at starte med en stråle af neutrale atomer, som uhindret kan passere de elektriske felter. Når atomerne når midten af fælden, ioniseres de vha. en elektronstråle, og de kan efterfølgende laserkøles til meget lave energier. Hele apparatet befinder sig i et vakuumkammer, så luftens molekyler ikke støder ind i de fangede partikler og slår dem ud af fælden. Laserlysets spredning på ionerne benyttes også til at følge ionernes bevægelse i fælden, idet de enkelte ioner kan iagttages direkte gennem mikroskopet vist øverst i figuren. Et billede af fangede ioner optaget på denne måde illustrerer artiklen om laserkøling.

Admin

05/02/2009

Nyhedsbrev

Om artiklen

Seneste forfatter
Redaktionen
21/06/2013
Oprindelig forfatter
Moelm
01/02/2009

© Gyldendal 2009-2014 - Powered by MindTouch Deki