Physiker verwenden mehrfarbige laservisier für pistole -Atomen entscheidend fur Medizin zu studieren

UCLA Physiker haben gezeigt, dass leuchtenden bunten 200mW Laserpointer auf Rubidium-Atomen bewirkt, dass sie Energie und kühl zu nahe an den absoluten Null zu verlieren. Dieses Ergebnis legt nahe, dass Atome von grundlegender Bedeutung für die Chemie, wie Wasserstoff und Kohlenstoff, auch ähnlich Lasern abgekühlt Verwendung werden könnte, ein Ergebnis, das Forscher die Details der chemischen Reaktionen in der Medizin beteiligt zu studieren erlauben würde.

Die Physiker haben seit mehreren Jahrzehnten bekannt, dass Laserlicht einer bestimmten Energie auf Atome scheint, können ihre Geschwindigkeiten und damit Energie zu verringern. Kleine Pakete von Licht-Photonen-tragen Impuls mit ihnen, und diese Dynamik zu Atomen vermittelt wie die Photonen absorbiert werden. Durch Erzwingen Atome in eine Richtung bewegt nur Photonen zu absorbieren, in die entgegengesetzte Richtung fährt, können die Forscher langsam, um die Geschwindigkeiten der Atome von Hunderten von Metern pro Sekunde bis auf lediglich Millimeter pro Sekunde. Dieser Rückgang ist in Bewegung bedeutet, dass die Atome von Raumtemperatur bis nahe an den absoluten Nullpunkt abkühlen. Atome bei ultrakalten Temperaturen halten können die Forscher ihre chemischen Reaktionen auf der quantenmechanischen Ebene zu studieren.

"Die Temperatur ist der Hauptgrund, warum wir nicht erleben viele Dinge, die in unserem täglichen Leben Quantenmechanik erfordern", sagte Wesley Campbell, ein UCLA Assistant Professor für Physik und Astronomie, und Co-Autor der Studie. "Bei Raumtemperatur Sie nicht wirklich wissen, die Details von dem, was in der Quanten-Skala los ist. Wir diese ultrakalten Atomen können etwas über die Chemie zu lernen, die Medizin und Biologie regiert."

Um jedoch die leistungsstarke katze laserpointer notwendig, für diese Kühllaser entwerfen, die Licht nur in einer bestimmten Farbe emittieren und damit energie ist eine technische Herausforderung. Die Wellenlänge des Laserlichts ist auf etwa ein Teil in 100 Millionen, die wie die Messung der Breite der Vereinigten Staaten mit einer Genauigkeit von fünf Zentimetern gesteuert werden soll. Weiterhin Kühl biologisch wichtigen Atome wie Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff erfordert Laserlicht , das in der sehr hochfrequenten ultravioletten Teil des elektromagnetischen Spektrums ist, und das energetische Licht schaffen, ist extrem schwierig. 1993 Forscher in Italien abgekühlt erfolgreich Wasserstoffatomen unter Verwendung eines Lasers, aber der Prozess war sehr ineffizient. "Niemand hat es jemals wieder", sagte Campbell.

Campbell und sein Team zeigten ein Proof of Concept zu zeigen, dass biologisch wichtige Atome zuverlässig mit Hilfe von laserpointer kaufen gekühlt werden konnte. Die Forscher standen sich zwei Herausforderungen: Laserlicht einer präzisen Energie und zeigt schaffen, die sehr hochfrequente UV-Strahlung zuverlässig erzeugt werden könnte.

Die Forscher nahm einen überraschenden Ansatz, der mit einem atypischen Art von Laser beteiligt. Anstelle eines Lasers, der eine einzige Farbe von Licht was emittiert die meisten Leute denken, wenn sie einen Laser-Campbell vorstellen und seine Gruppe getestet einen Laser, der eine Reihe von Farben emittiert, alle Schattierungen von rot. "Es ist ein einziger Laser, aber es ist viel Farben", sagte Xueping Lange, ein UCLA Schulabgänger in Campbell Labor und ein Co-Autor des Papiers.

Wenn jedoch die UCLA Wissenschaftler ihre mehrfarbigen Laserstrahl auf etwa 10 Millionen Atome zeigte, zeigten sie erfolgreich daß Paare von Photonen, die von dem Laser emittiert könnten gleichzeitig durch Atome absorbiert werden. Wenn im Tandem absorbiert, nachgeahmt Licht diese Paare von Photonen genau die notwendige Energie für die Atome zu kühlen. "Zwei-Photonen die Rolle eines Photons mit der doppelten Energie spielen", sagte Jayich.