En Küçük Manyetik Alan En Soğuk Malzeme İle Ölçüldü

neutronsscan
Gösterilen, iki farklı yönde süper iletken bir kurşun numunesinin içindeki manyetik akı çizgileridir. Ölçek çubuğu 5 mm'dir. Kredi bilgileri: HZB

Manyetometreler, uzayda ve zamanda belirli bir noktada manyetik alanların yönünü, gücünü veya göreli değişikliklerini ölçer. Birçok araştırma alanında kullanılan manyetometreler, doktorların beyni tıbbi görüntüleme yoluyla görmelerine veya arkeologların yeri kazmadan yeraltı hazinelerini ortaya çıkarmasına yardımcı da olabilir. Büyük ilgi çeken bazı manyetik alanlar, örneğin beyin tarafından üretilenler, olağanüstü derecede zayıftır. Dünya’nın alanından bir milyar kat daha zayıftır. Bu nedenle, bu zayıf alanları tespit etmek için son derece hassas manyetometreler gereklidir. Bu amaç için süper iletken cihazlar icat edildi. Hatta lazerler ile sondalanmış atomik buharların ölçümlerinin yapılabildiği birçok egzotik teknoloji icat edildi. Yapılan en son çalışmada niceliksel değerler ile “En Küçük Manyetik Alanı En Soğuk Malzeme İle Ölçüldü” diyebiliriz.

Bazı elmaslara rengini veren safsızlıklar bile manyetik sensörler kullanılarak ölçümlenmiştir. Ancak şimdiye kadar, tüm bu teknolojilerin hassasiyeti yaklaşık aynı seviyede durdu. Bu da bazı manyetik sinyallerin tespit edilemeyecek kadar zayıf olduğu anlamına gelmektedir.

Fizikte bu sınırlama bant genişliği başına enerji çözünürlüğü adı verilen bir sayı tanımlamaktadır. Bu “ER” şeklinde gösterilmektedir. “ER” uzaysal çözünürlüğü, ölçümün süresini ve algılanan alanın boyutunu tanımlamaktadır.

Yaklaşık 1980’de, süper iletken manyetik sensörler ER = ħ seviyesine ulaştı ve o zamandan beri hiçbir sensör daha iyisini yapamamıştır.

using the universes co
Makalenin ortak yazarları Silvana Palacios ve Simon Coop, ICFO’daki laboratuvardaki deney düzeneğini manipüle ediyor. Kredi bilgileri: ICFO

Ölçüm Standartlarında Ne Kullanılmaktadır?

(ħ, “h bar” olarak telaffuz edilir, temel Planck sabitidir, ayrıca etki kuantumu olarak da adlandırılır).

Araştırmacılar Silvana Palacios, Pau Gómez, Simon Coop, Prof. Morgan Mitchell, Chiara Mazzinghi ve Aalto Üniversitesi’nden Roberto Zamora beraberce çalışmalarında ilk kez oldukça iyi bir netice elde ettiler. Tabi ki sizlere niceliksel değerleri vermeliyiz. Elde edilen değerler sınırın çok ötesine geçen enerji bant genişliği başına çözünürlük sağlayan bir manyotometre ölçümü idi.

Olağanüstü Hassas Manyetometre

Araştırmada ekip, bu egzotik sensörü oluşturmak için tek alanlı bir Bose-Einstein yoğuşması kullandı.  Bu yoğuşma, rubidyum atomlarından yapıldı, mükemmele yakın bir vakumda buharlaşmalı soğutma ile nano-Kelvin sıcaklıklarına soğutuldu ve optik bir tuzakla yerçekimine karşı tutuldu.

Bu sıcaklıklarda atomlar, manyetik alanlara sıradan bir pusula iğnesiyle aynı şekilde tepki vermekteydi. Sıfır sürtünme veya viskozite ile kendini yeniden yönlendirebilen bir manyetik süper akışkan oluşturmaktaydı.

Bu nedenle, gerçekten küçük bir manyetik alan, yoğuşmanın yeniden yönlenmesine neden olarak küçük alanı algılayabilir hale getiriliyordu. Şimdi sizlere elde edilen sonuçlarla ilgili olarak niceliksel değerleri verelim.

Planck Sabiti Aşılmaz Bir Sınır Değildir

Araştırmacılar, Bose yoğuşma manyetometrelerinin, önceki herhangi bir teknolojiden 17 kat daha iyi, ER= 0.075 ħ bant genişliği başına bir enerji çözünürlüğüne ulaştığını gösterdi.

Bu sonuçlarla ekip, sensörlerinin daha önce tespit edilemeyen alanları tespit edebildiklerini doğrulamaktadır.

Bu hassasiyet, daha iyi bir okuma tekniği ile veya diğer atomlardan yapılmış Bose-Einstein kondensatları kullanılarak daha da geliştirilebilir.

Bose-Einstein yoğuşma manyetometresi, malzemelerin fiziksel özelliklerini incelemede ve Evrenin karanlık maddesini aramada doğrudan yararlı da olabilir.

En önemlisi, bulgu, ħ’nin aşılmaz bir sınır olmadığını göstermektedir.

Bu yapılan çalışma birçok uygulama için diğer son derece hassas manyetometrelerin kapısını açıyor.  Son derece zayıf, kısa ve lokalize manyetik alanların tespitinin beyin fonksiyonunun yeni yönlerinin araştırılmasını mümkün kıldığı nörobilim ve biyotıp için de geniş bir çalışma sahası açacağı beklenmektedir.

Kaynak: Physorg

Benzer Reklamlar

İlk yorum yapan olun

Yorumunuz