Araştırmacılar stronsiyum atomlarını, dış elektronların gezegenler gibi yörüngede döndüğü “dairesel” durumlara sokarak en uzun Rydberg atom ömrünü kaydedebildiler.
Rydberg durumları olarak bilinen son derece uyarılmış atomik durumlar, kuantum simülasyonu ve kuantum hesaplama için umut vaat ediyor. Bununla birlikte, bu durumların genellikle 10 ila 100 mikrosaniye arasında değişen kısa ömürleri, potansiyel kullanımları üzerinde önemli kısıtlamalar getirmektedir. Uyarılmış bir elektronu dairesel durum olarak bilinen bir duruma yerleştirmek, bir Rydberg atomunun ömrünü uzatmanın bir yöntemidir.
Rydberg Atomlarının Ömrü
Stuttgart Üniversitesi’nden Florian Meinert ve meslektaşları, stronsiyum atomlarını oda sıcaklığında böyle bir duruma yerleştirdiler ve atomların 2,5 milisaniyelik bir ömre sahip olduğunu buldular; bu, bugüne kadar gösterilen en uzun ömürlü oda sıcaklığındaki Rydberg atomlarının iki katından daha uzun.
Bir Rydberg atomundaki dış elektron son derece enerjik bir orbitaldedir. En büyük açısal momentuma sahip durumlar dairesel durumlar olarak bilinir. Meinert’e göre, “dairesel Rydberg atomunun yörüngesi, ana yıldızının etrafında dönen bir gezegenin Kepler yörüngesini neredeyse taklit eden ince bir halkadır.” Seçilim ilkeleri nedeniyle daha düşük enerji seviyelerine bu durumlar tarafından ulaşılamadığından, tipik olarak uzun bir ömürleri vardır.
On stronsiyum atomu ışıkla uyarılıyor ve ardından araştırmacılar elektrik alanları ve radyo dalgaları kullanarak atomları manipüle ederek içlerinde dairesel Rydberg durumları üretiyor. Atomlar, zararlı kara cisim emisyonunu engelleyen kapasitör plakalarıyla çevrelenerek daha fazla ömür artışı elde ediliyor.
Rydberg elektronundan ayrı olarak ışıkla kontrol edilebilen ekstra bir dış elektrona sahip bir alkalin-toprak atomu olan stronsiyumun kullanılması deneyin ek bir avantajıdır. Bu ek elektron gelecekte daha geniş bir atom yelpazesini içeren kuantum simülasyon süreçleri için kullanılabilir.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v17/s52
