Zinātnieki atjauno kosmisko staru fiziku, izmantojot auksto atomu jaunā laboratorijas pētījumā

Pirmo reizi pētniekiem ir izdevies simulēt kosmiskās daļiņu paātrinājuma pamatprocesu laboratorijā: pirmo atklājumu sēriju, kas pārveidos mūsu izpratni par kosmiskajiem stariem. Tagad zinātnieki no Birmingemas un Čikāgas universitātēm ir izveidojuši niecīgu, 100 mikrometru Fermi akseleratoru, kurā mobilās optiskās potenciālās barjeras saduras ar ieslodzītajiem atomiem, daļējā kopējā kopijā, kā kosmiskās daļiņas patērē enerģiju kosmosā. Šis paņēmiens ne tikai atkārto kosmisko staru izturēšanos, bet arī nosaka jaunu etalonu kvantu paātrinājuma tehnoloģijā.

Laboratorijas būvēts Fermi akselerators, izmantojot aukstos atomus, apstiprina kosmisko staru teoriju un veicina kvantu tehnoloģiju

Kā uz atklājumi Publicēts fiziskā pārskata vēstulēs, šī pilnībā kontrolējamā iestatīšana parādīja daļiņu paātrinājumu caur Fermi mehānismu, ko 1949. gadā ierosināja fiziķis Enrico Fermi. Ilgi teorētiski, lai pamatotu kosmiskā staru ģenerēšanu, process nekad nebija ticami atkārtots laboratorijā. Apvienojot enerģijas ieguvumus ar daļiņu zudumiem, pētnieki izveidoja enerģijas spektrus, kas līdzīgi tiem novērots Kosmosā, piedāvājot pirmo tiešo Bell rezultāta apstiprināšanu, kosmiskās staru fizikas stūrakmeni.

Fermi paātrinājumā ultrakolie atomi tiek paātrināti līdz vairāk nekā 0,5 metriem sekundē, izmantojot barjeras ar lāzeru. Dr Amita Deb, Birmingemas universitātes līdzautore un pētniece, pieminēja: “Mūsu skurstenis ir jaudīgāks nekā parastie kvantu nano-mērījumi, kas līdz šim ir labākie paātrinājuma instrumenti pasaulē, un, lai arī tā vienkāršība un mazais izmērs var būt pārliecinoši, tā trūkst teorētiskā ātruma ierobežojuma, ir vispievilcīgākā.” Ultracold atomu strūklas turpmākajos eksperimentos varētu viegli kontrolēt ar augstu precizitāti.

Šis progress nozīmē, ka pirmo reizi laboratorijā var pētīt sarežģītus astrofiziskus notikumus, piemēram, satricinājumus un turbulenci, paziņoja vadošais autors Dr Vera Guarrera. Tas paver jaunas iespējas augstas enerģijas astrofizikai, kā arī lietojumiem kvantu viļņu paketes kontrolē un kvantu ķīmijā.

Pētnieki plāno noskaidrot, kā atšķirīga uzvedība ietekmē enerģijas samazināšanu un paātrinājuma ātrumu. Šāda veida kompaktais fermi paātrinātājs varētu būt stūrakmens fizikālās fizikas pētījumiem, kā arī izveidot savienojumu ar jaunajām tehnoloģijām, piemēram, Atomtronics.