Minuscoli diamanti levitano in un esperimento di fisica selvaggia

In una impresa veramente inquietante, i fisici hanno fatto galleggiare diamanti microscopici a mezz’aria usando raggi laser.

I ricercatori avevano già utilizzato il laser per far levitare particelle estremamente piccole, come i singoli atomi, ma questa è la prima volta che la tecnica ha lavorato su un nanodiamond, che, in questo caso, misura appena 100 nanometri (3.9 x 10-8 pollici), 1.000 volte più sottili di un’unghia.

Nel nuovo studio, i fisici dell’Università di Rochester si basano sul fatto che un raggio laser, che si compone di fotoni, crea una piccola forza che di solito non si percepisce. [wacky physics: The coolest Little Particles in Nature](fisica stramba: Le piccole particelle più cool in natura)

“Se accendiamo una luce o apriamo una porta e sentiamo il sole, non ci sentiamo spingere o tirare da ciò” ha detto il ricercatore Nick Vamivakas in un video diffuso dall’università. “Ma si scopre che, se si concentra un laser verso il basso con una lente per una piccola area di spazio, si può effettivamente tirare su microscopiche particelle nanoscopiche.”

Per forzare i piccoli diamanti al galleggiamento, Vamivakas e i suoi colleghi hanno focalizzato una coppia di laser verso una luminosa camera sotto vuoto e poi spruzzato i diamanti nella camera con l’aerosol. I diamanti gravitavano verso la luce, e alcuni alla fine levitavano in modo stabile.

A volte, la levitazione è avvenuta nel giro di un paio di minuti, mentre altre volte, il processo ha richiesto un tempo un po’ più lungo.

“Altre volte, posso restare qui per una mezz’ora prima che il diamante venga catturato,” ha detto in una dichiarazione Levi Neukirch, studente laureato presso l’Università di Rochester, che è stato coinvolto nello studio. “Una volta che un diamante si aggira nella trappola, siamo in grado di trattenerlo per ore.”

Il team spera che i risultati avranno applicazioni in informatica quantistica e, più in teoria, aiutino a spiegare come l’attrito opera su scale estremamente piccole.

“La posizione del cristallo nella trappola costituisce una prova molto accurata delle forze nel suo ambiente” Vamivakas ha detto nel video dell’università. “ciò è importante in quanto, siccome la tecnologia continua a ridursi fino a queste scale di lunghezza, abbiamo bisogno di capire come l’ambiente interagisce con i dispositivi che stiamo realizzando.”

Il team ha in programma di continuare i suoi esperimenti al fine di comprendere meglio il comportamento fisico dei cristalli, che può contribuire ad affrontare altre domande senza risposta della fisica di base.

L’esperimento di levitazione è descritto in dettaglio sul numero di questa settimana della rivista Optics Letters.

Share this post

No comments

Add yours