ITMO大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)并應(yīng)用了一種分析離子阱內(nèi)電磁場(chǎng)的新方法。他們第一次解釋了非線性射頻陷阱內(nèi)的場(chǎng)偏差。這允許重新考慮非線性陷阱應(yīng)用的前景，包括離子冷卻和量子現(xiàn)象的研究。結(jié)果發(fā)表在Journal of Physics B上。

離子阱可以在受限空間中定位和抑制單個(gè)帶電粒子，以便隨后用這些粒子進(jìn)行操作，例如置換或甚至冷卻。離子的冷卻基本上意味著減少其動(dòng)能，其幾乎完全“凍結(jié)”該離子?？茖W(xué)家認(rèn)為，未來這種技術(shù)將有助于用肉眼觀察量子現(xiàn)象。

射頻陷阱的類型在其內(nèi)部場(chǎng)的頻率和配置方面不同。為了冷卻不帶電的顆粒，通常使用更方便的光學(xué)陷阱。然而，射頻陷阱允許將帶電粒子冷卻到較低溫度。

來自ITMO大學(xué)的物理學(xué)家積極研究射頻陷阱并尋找新方法使其更有效。在他們的新研究中，他們提出了一種新方法，用于更準(zhǔn)確地分析非線性射頻陷阱內(nèi)的電磁場(chǎng)。與簡(jiǎn)單的線性陷阱不同，其中離子僅限制在陷阱區(qū)域的一個(gè)點(diǎn)中，非線性陷阱中的粒子可以被“捕獲”在幾個(gè)點(diǎn)中。以前開發(fā)的模型僅適用于簡(jiǎn)單的陷阱，因?yàn)樗鼈儫o法解釋非線性陷阱中發(fā)生的場(chǎng)對(duì)稱違規(guī)。所提出的模型更具通用性，因?yàn)樗忉屃藢?duì)稱性破壞，并且適用于描述簡(jiǎn)單和復(fù)雜的陷阱。

“我們的研究產(chǎn)生了一種新技術(shù)，從咖啡杯開始。我非常喜歡它，經(jīng)常在工作時(shí)使用咖啡機(jī)。令人討厭的是，在準(zhǔn)備咖啡時(shí)，我的杯子總是在托盤上滑動(dòng)。并且每次它在不同方向上這樣做，這意味著這不是由機(jī)器的整體傾斜引起的。我研究了有關(guān)振動(dòng)力學(xué)的文獻(xiàn)，并得出結(jié)論：所謂的非線性摩擦是罪魁禍?zhǔn)?。然后我意識(shí)到這種現(xiàn)象可以在我們研究的射頻陷阱中找到。我們已經(jīng)應(yīng)用了常規(guī)用于振動(dòng)力學(xué)的完全運(yùn)動(dòng)分離方法，突然發(fā)現(xiàn)這可以描述陷阱中先前無法解釋的對(duì)稱性破裂!“ ITMO大學(xué)非線性光學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Semyon Rudyi說。

科學(xué)家們已經(jīng)在先前研究中獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上測(cè)試了他們的方法。舊的射頻捕獲模型無法解釋非線性陷阱中發(fā)生的奇怪偏差，這限制了非線性陷阱應(yīng)用的前景。在擬議模型的框架內(nèi)，這些偏差是完全合理的。新方法有助于預(yù)測(cè)和控制不同電極位置和電壓的帶電粒子的定位。這對(duì)于為各種應(yīng)用創(chuàng)建更有效的射頻陷阱是必要的。

“盡管這項(xiàng)工作是理論性的，但它與實(shí)踐密切相關(guān)。我們小組開發(fā)了新的射頻陷阱設(shè)計(jì)并構(gòu)建它們，從而定位各種帶電粒子。我們還從理論上研究了在這些陷阱中深度冷卻的納米晶體，因?yàn)檫@些粒子可以模擬量子效應(yīng)。我們的研究經(jīng)常帶來意想不到的有趣結(jié)果，使我們更接近與量子現(xiàn)象的相互作用，“ ITMO大學(xué)納米結(jié)構(gòu)建模與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的Tatiana Vovk指出。