Os físicos mediram o pulso do coração magnético de um átomo em tempo actual: Sciencealert

O pulso do coração magnético de um átomo, à medida que se destaca entre os estados quânticos, foi cronometrado em um laboratório.

Os físicos usaram a Microscópio de tunelamento de varredura Observar os elétrons à medida que se moviam em sincronia com o núcleo de um átomo de titânio-49, permitindo que eles estimam a duração da batida magnética do núcleo isoladamente.

“Essas descobertas”, Eles escrevem em seu artigo“Dê uma visão de escala atômica sobre a natureza do relaxamento da rotação nuclear e é relevante para o desenvolvimento de plataformas de qubits montadas atomicamente”.

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Spin é um termo físico usado para descrever uma versão quântica de momento angular. Não é apenas basic para o comportamento dos ímãs, mas geralmente forma a base de computação quântica como um ‘pedaço’ de informação, conhecido como qubit.

Numerosas partículas subatômicas zumbindo em uma tempestade quântica contribuem para a rotação geral de um núcleo, embora o flip-flop dos giros coletivos ao adotar uma configuração seja facilmente influenciado pelo ambiente do átomo. Conhecer as características desse estado de rotação coletiva antes que o meio ambiente se mexa com ele poderia dar aos engenheiros um novo tipo de qubit para brincar.

Observar o estado de rotação de um núcleo sem afetá -lo representa um dilema actual, no entanto. Assim, uma equipe liderada por físicos Evert Stolte e Jinwon Lee, da Universidade de Tecnologia de Delft, na Holanda, achava que eles poderiam usar o comportamento dos elétrons em um átomo como proxy.

Vários anos atrásos pesquisadores determinaram que poderiam usar o que é conhecido como o interação hiperfina entre os elétrons e o núcleo como um guia, sem precisar interferir diretamente em sua dança magnética.

“A idéia geral havia sido demonstrada há alguns anos, usando a chamada interação hiperfina entre elétrons e giros nucleares”. explica o físico Sander Otte da Universidade de Tecnologia de Delft. “No entanto, essas medidas iniciais foram lentas demais para capturar o movimento da rotação nuclear ao longo do tempo”.

Para compensar isso, os pesquisadores desenvolveram um esquema de medição pulsado, pelo qual um microscópio de tunelamento de varredura mede um átomo com uma rotação nuclear conhecida em pulsos curtos com uma quebra entre, em vez de uma medição contínua.

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Eles escolheram para o experimento um isótopo estável, naturalmente, de titânio, chamado titânio-49. Este isótopo é uma escolha fashionable para a pesquisa de física nuclear, porque seu núcleo tem Propriedades interessantes e reativas magnéticas e uma forte rotação que os cientistas podem manipular para entender o comportamento dos núcleos atômicos.

Sob seu regime pulsado, Stolte e Lee observaram a troca do átomo em tempo actual na leitura exibida na tela do computador. Eles determinaram que havia um intervalo de tempo de cerca de cinco segundos entre cada interruptor – uma medição que eles poderiam ter mais rápido que o núcleo oscilado.

“Conseguimos mostrar que essa troca corresponde à rotação nuclear que está lançando de um estado quântico para outro e de volta”, ” Stolte diz. “O primeiro passo em qualquer nova fronteira experimental é poder medi -la, e foi isso que pudemos fazer por giros nucleares em escala atômica”.

A pesquisa foi publicada em Comunicações da natureza.