İnqrid Fadelli , Phys.org tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Müəllif: Dr. Gillian Killiani, Konstanz Universiteti, Almaniya.

Maqnetizmdən kimyəvi reaksiyalara qədər bir çox təbii proseslər hissəciklərin çox kiçik miqyaslarda hərəkətini və fırlanmasını tələb edir. Kvant mexanikasında hissəciklər həm hissəcik, həm də dalğa kimi davranışlar nümayiş etdirir və onların vəziyyətləri dalğa funksiyaları kimi tanınan təsvirlərdən istifadə edərək riyazi olaraq təsvir edilə bilər.

Atomlar və ya tək elektronlar qədər kiçik hissəciklərin dalğa bənzəri xüsusiyyətlərinin etibarlı şəkildə manipulyasiyası həm maddənin öyrənilməsi, həm də arzuolunan xüsusiyyətlərə malik mühəndislik materialları üçün yeni imkanlar aça bilər. Xüsusilə, ultra kiçik hissəciklərin fırlanma hərəkəti ilə əlaqəli kvant xüsusiyyəti olan bucaq impulsunu ultra sürətli zaman miqyasında idarə etmək, yalnız ənənəvi, lazer əsaslı yanaşmalardan istifadə edərkən bu günə qədər çox çətin olduğunu sübut etdi.

Konstanz Universitetinin tədqiqatçıları bu yaxınlarda ultra sürətli daxili fırlanma momentinə (yəni, burulma hərəkətinə) malik elektron şüaları yaratmaq üçün yeni bir yanaşma hazırladılar. Onların “Nature Physics” jurnalında dərc olunmuş məqalədə qeyd olunan təklif etdiyi strategiya, atom və subatom miqyasında material dinamikasını və kvant hadisələrini araşdırmaq üçün perspektivli bir vasitə ola bilər.

Daxili fırlanma momenti ilə elektron impulslarının istehsalı

Bu yaxınlarda aparılan tədqiqatın əsas məqsədi çevik fırlanma xüsusiyyətlərinə malik, başqa sözlə, ultra qısa müddətdə sol əllidən sağ əlliyə dəyişən ultra sürətli daxili burulma qüvvələrinə malik elektron impulsları yaratmaq idi. Bunu etmək üçün onlar əvvəllər oxşar formaların hazırlandığı , lakin indi bildirilən elektronlardan milyon dəfə böyük ölçüdə olduğu ənənəvi lazer əsaslı texnikaların məhdudiyyətlərini aradan qaldıra biləcək yeni bir eksperimental yanaşma hazırladılar.Daxili fırlanma momenti ilə elektron maddə dalğaları. Mənbə: Nature Physics (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03308-1

Məqalənin baş müəllifi Peter Baum Phys.org-a bildirib ki, “Ətrafımızdakı demək olar ki, bütün proseslər uzunluq və zaman baxımından son dərəcə kiçik miqyaslarda baş verir. Kimyəvi reaksiya, işıq emissiyası və ya müasir kompüterin hesablamaları olsun, atomlar və elektronlar bir yerdən digərinə keçməlidir. Bu, pikometr uzunluq miqyasında və femtosaniyə və ya attosaniyə vaxtı daxilində baş verir.”

Bu çox sürətli və kiçik effektləri müşahidə etmək üçün tədqiqatçılar əvvəllər elektron mikroskoplarını ultrasürətli lazer texnologiyaları ilə birləşdirmişdilər . Bu yanaşma onlara bəzi nanofotonik materiallar ətrafında işığın hərəkətini aşkar etməyə imkan versə də, atom miqyasında fırlanma hadisələrini, məsələn, elektronların fırlanmasını və ya fırlanan daxili atom kvant vəziyyətlərinin xüsusiyyətlərini araşdırmağa çalışarkən bu konsepsiya işləmir.

Baum izah etdi: “Yeni tədqiqatımızın bir hissəsi olaraq, daxili fırlanma momenti ilə elektron impulsları yaratmağa çalışdıq. Ultra qısa elektron impulsu, ultra qısa lazer impulsunun bir neçə təpə və vadisi kimi, yalnız milyon dəfə qısa dalğa uzunluğunda olan qısa maddə dalğasıdır. Biz bu maddə dalğasını klassik, lakin bükülmüş lazer dalğası (elektronlarla müqayisədə çox yavaş) ilə elə modulyasiya etdik ki, elektronların müxtəlif hissələri fərqli miqdarda fırlanma fazası əldə etsin.”

Baum və həmkarları Y. Fang və J. Kuttruff yeni təklif etdikləri strategiyadan istifadə edərək adi elektron dalğa funksiyalarını enerjidən asılı olan bucaq impulsuna malik dalğa funksiyalarına çevirə bildilər.

Baum izah edir: “Müxtəlif enerjili elektronlar müxtəlif sürətlə hərəkət edir. Bir qədər yayıldıqdan sonra daxili fırlanma momentinə malik elektron dalğa paketinə çatırıq. Ucu sağ əlli, alt hissəsi isə sol əlli olan bir vint təsəvvür edin. Elektronlarımızın hələ də femtosaniyə müddəti var və onlar atom ölçüsünə qədər fokuslana bilər. Buna görə də atom miqyasında fırlanma dinamikasını tetiklemek və ya araşdırmaq mümkün olmalıdır.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Gələcək tədqiqatlar üçün yollar

Tədqiqatçılar iddia edirlər ki, ultra sürətli daxili fırlanma anı olan elektron şüaları atomların, spinlərin və bağlı elektronların kvant xüsusiyyətlərini ultra kiçik fəza və zaman miqyaslarında araşdırmağa və idarə etməyə yönəlmiş yeni təcrübələr aparmaq üçün istifadə edilə bilər.

Baum izah etdi ki, “Öz-özünə fırlanma momenti elektronumuzu tək bir atoma və ya molekula yönəltmək və onun qeyri-elastik şəkildə səpələnməsinə icazə vermək, atom miqyasında mürəkkəb hadisələr üçün diaqnostika və ya nəzarət kimi xidmət edə biləcək fırlanma xüsusiyyətlərini qorumalıdır”.

Komandanın yaratdığı elektron impulsları potensial olaraq yeni maraqlı təcrübələrə imkan verməklə yanaşı, özləri də maraqlı fiziki obyektlərdir.

Baum bildirib ki, “Fundamental baxımdan, bu kimi obyektlərin həqiqətən mövcud ola biləcəyini görmək maraqlıdır. Ultra sürətli ötürücü elektron mikroskopunda istehsal olduqca asandır və ümid edirik ki, digər tədqiqatçılar da bu barədə məlumat əldə edəcək və daha qəribə formalar yaradacaqlar.”

Tədqiqatçılar tərəfindən istehsal edilən ultrasürətli elektron şüaları həmçinin xüsusi ultrasürətli elektron mikroskopiya ölçmə texnologiyalarının hazırlanması üçün də istifadə edilə bilər. Məsələn, onlar dağıdıcı olmayan və yüksək həssaslıqlı kvant elektron mikroskopiya alətlərinin reallaşdırılması üçün faydalı ola bilər.

Baum əlavə etdi: “Biz ultra sürətli elektron mikroskopiyamızın imkanlarını təkmilləşdirməyə və onu istənilən formalı mürəkkəb materiallara tətbiq etməyə davam edəcəyik. Bundan əlavə, bizimki kimi formalı elektronların nəticədə kvant kompüterləri və ya əlaqəli işlər üçün necə bir resurs kimi istifadə edilə biləcəyini araşdırmağa davam edəcəyik.”