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易倍体育emc科学家发明用于超灵敏量子传感器的悬浮石墨板
发布时间:2024-05-26 08:22:01 来源:emc全站官网 作者:emc全站网页版

  悬浮是一种许多研究人员都想掌握的超能力。虽然有许多方法可以对抗重力,但很少有方法适合那些可以在真空中不受束缚地漂浮的超灵敏设备。

  在日本冲绳科学技术研究所(OIST)的一个研究小组的领导下,一组研究人员发现了一种方法,当石墨薄片在磁铁网格上自由悬浮时,可以屏蔽它们,使它们更不容易受到电流的影响,从而影响它们作为传感器的能力。

  石墨是抗磁性的,这意味着它能抵抗磁场。将材料的薄片放在合适的铁磁性材料上,就可以创建一个与周围环境没有联系的小平台。

  除去周围所有的空气,悬停的碳晶片可以有效地与几乎所有碰撞粒子的碰撞和震动隔离,将其与周围环境隔离。

  虽然这应该可以方便地感知从引力到量子活动的任何东西,但石墨层内的电流迫使系统通过一种称为“涡流阻尼”的现象失去能量。晶圆越大,这种影响就越大。

  为了解决这个问题,研究人员用二氧化硅和蜡包裹了一小块方形的微观石墨珠,使其成为电绝缘体,有助于防止系统快速的能量损失。

  OIST的理论物理学家Jason Twamley说:“要达到这种精度,需要严格的工程设计,将平台与振动、磁场和电噪声等外部干扰隔离开来。”

  该团队必须解决的另一个挑战是最小化石墨片的 运动或动能 ,如果该系统最终将用作足够精确的传感器以进行量子尺度的测量,这一点至关重要。

  通过创建一个反馈回路来减少这种能量,在这个反馈回路中,系统的运动被不断监测,并且下面的磁场被修改以保持石墨片尽可能静止。

  “热量会引起运动,但通过持续监测并以纠正措施的形式向系统提供实时反馈,我们可以减少这种运动,”Twamley说。“反馈调节系统的阻尼率,即它损失能量的速度,所以通过主动控制阻尼,我们减少了系统的动能,有效地冷却了它。”

  对这样的平台进行精确的控制,对于回答量子物理学中一些最大的问题和理解引力的适用范围至关重要。

  研究人员说,这项技术的一种用途是作为原子重力仪:一种通过监测其对单个原子的影响来测量重力的设备。事实上,通过更多的工作,它可以在灵敏度方面击败目前的重力仪。


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