Вращение ядра атома научились контролировать с помощью электромагнитного поля

Гипотеза, выдвинутая Н. Бломбергеном (нобелевский лауреат 1981 года), согласно которой ядром атома вполне допустимо управлять не только магнитным, но также электромагнитным полем, была экспериментально подтверждена в ходе неудачного (но как оказалось очень даже удачного) эксперимента.

Так совершенное открытие выведет на новую ступень развития квантовые компьютеры и особо чувствительные электромагнитные датчики. Именно с таким заявлением выступили представители университета UNSW, Австралия.

Что такое ядерно-магнитный резонанс

Итак, ученые работали с таким эффектом как ядерный магнитный резонанс (ЯМР), который теоретически описал еще в 1938 году И. Раби, а практически наблюдали в 1946 году Ф. Блох и Э. Пёрселл.

Суть эффекта заключена в том, что если приложить магнитное поле к веществу, у которого есть ядра с ненулевым магнитным моментом (это значит, что электрозаряд как бы «вращается относительно ядра), то магнитные моменты ядер вещества перенаправляются.

И получается, что такое вещество станет резонансно либо поглощать, либо наоборот излучать электромагнитную энергию на фиксированной частоте.

Ядерный магнитный резонанс

Да, такой эффект уже давно и успешно используется, например, в таких аппаратах как МРТ (магнитно-резонансный томограф).

Но в 1961 году уже доктор наук и профессор Бломберген озвучил идею, что вращением атома ядра вполне можно управлять и электромагнитным полем.

Давайте теперь узнаем, как «неудачный» эксперимент подтвердил слова профессора на практике.

Как протекал эксперимент

Изначально научная группа планировала провести серию экспериментов с ядерным магнитным резонансом и для этого построила устройство, состоящее из единичного атома сурьмы и специальной антенны, которая отвечала за создание сильного магнитного поля, предназначенного управлять атомом.

Абстрактное изображение работы установки

Вот только в самом начале опыта по причине того, что магнитное поле оказалось избыточно мощным, антенна просто взорвалась.

И казалось бы все, эксперимент неудачен и нужно начинать все сначала. Вот только регистрирующие приборы зафиксировали резонансное излучение.

Только проведя самый тщательный «разбор полетов» было установлено, что после разрушения антенна стала генерировать сильное электрическое поле.

Именно так было подтверждено теоретическое предположение.

Почему это открытие так важно и что оно даст миру

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно сначала объяснить в чем разница между магнитным и электрическим ядерным резонансом.

Так вот, как объяснили ученые, если провести аллегорию с бильярдом, то объяснение будет таково:

Магнитное поле оказывает влияние на большую площадь и его воздействие можно представить так, что если бы мы хотели загнать шар (атом) в лузу, то для этого пришлось бы наклонять весь стол.

Атомарная решетка

А вот ядерный электрический резонанс оказывает влияние на подобие кия, то есть электрический заряд вполне можно сфокусировать на электроде и тем самым оказывать воздействие на единичный атом.

Важность открытия сложно переоценить. Ведь теперь перед учеными открываются новые горизонты в квантовой физике и сколько новых открытий это принесет, неизвестно. Так же, используя этот эффект, можно будет создать еще более чувствительные датчики электромагнитных полей.

Вам понравилась статья и вы хотите видеть еще больше таких материалов? Тогда не забывайте ставить лайк и делать репост записи в своих социальных сетях.

Спасибо за уделенное внимание!