La máquina de café ayudó a hacer más eficientes las trampas de iones
Científicos de la Universidad ITMO han desarrollado y aplicado un nuevo método para analizar el campo electromagnético dentro de las trampas de iones. Por primera vez, explicaron las desviaciones de campo dentro de las trampas de radiofrecuencia no lineales. Esto permite reconsiderar las perspectivas de las aplicaciones de trampas no lineales, incluyendo el enfriamiento iónico y los estudios de fenómenos cuánticos.
Montaje experimental para el examen de nuevas trampas de iones.
ITMO University
Esquema de trampa de iones.
ITMO University
Las trampas de iones pueden localizar y restringir partículas cargadas individuales en un espacio confinado para manipulaciones posteriores con estas partículas, como el desplazamiento o incluso el enfriamiento. El enfriamiento de un ión significa básicamente la reducción de su energía cinética, la cual "congela" casi por completo este ión. Los científicos creen que en el futuro esta técnica ayudará a observar los fenómenos cuánticos a simple vista.
Los tipos de trampas de radiofrecuencia difieren en la frecuencia y configuración del campo dentro de ellas. Para enfriar las partículas no cargadas, normalmente se utilizan trampas ópticas más convenientes. Sin embargo, las trampas de radiofrecuencia permiten enfriar las partículas cargadas a temperaturas más bajas.
Físicos de la Universidad ITMO estudian activamente las trampas de radiofrecuencia y buscan nuevas formas de hacerlas más efectivas. En su nueva investigación, han propuesto un nuevo enfoque para un análisis más preciso del campo electromagnético dentro de una trampa de radiofrecuencia no lineal. A diferencia de las trampas lineales simples, en las cuales un ión está contenido en un solo punto del área de la trampa, las partículas en las trampas no lineales pueden ser"atrapadas" en varios puntos. Los modelos desarrollados anteriormente eran apropiados sólo para trampas simples, ya que no podían explicar la violación de la simetría de campo que ocurre en las trampas no lineales. El modelo propuesto es más universal, ya que explica la ruptura de la simetría y es adecuado para describir tanto trampas simples como complejas.
"Nuestra investigación, que resultó en una nueva técnica, comenzó con una taza de café. Lo disfruto mucho y a menudo uso una máquina de café en el trabajo. Molesto, mi taza siempre se desliza en la bandeja durante la preparación del café. Y cada vez lo hace en diferentes direcciones, lo que significa que esto no es causado por la inclinación general de la máquina. He estudiado la literatura sobre vibromecánica y he llegado a la conclusión de que la culpa es de la llamada fricción no lineal. Entonces me di cuenta de que este fenómeno se puede encontrar en las trampas de radiofrecuencia que estudiamos. Hemos aplicado el método de separación completa del movimiento utilizado convencionalmente en la vibromecánica y de repente encontramos que esto permite describir la ruptura de simetría en las trampas que antes no se explicaba", dice Semyon Rudyi del Laboratorio de Óptica No Lineal de la Universidad ITMO.
Los científicos han probado su método con los datos experimentales obtenidos en estudios anteriores. Los antiguos modelos de trampas de radiofrecuencia eran incapaces de explicar las extrañas desviaciones que se producen en las trampas no lineales, lo que limitaba las perspectivas de aplicación de las trampas no lineales. En el marco del modelo propuesto, estas desviaciones estaban plenamente justificadas. Un nuevo enfoque ayuda a predecir y controlar la localización de partículas cargadas para diferentes posiciones y voltajes de electrodos. Esto es necesario para crear trampas de radiofrecuencia más eficientes para diversas aplicaciones.
"Aunque este trabajo es teórico, está estrechamente relacionado con la práctica. Nuestro grupo desarrolla nuevos diseños de trampas de radiofrecuencia y las construye para localizar consecuentemente varias partículas cargadas. También investigamos teóricamente los nanocristales profundamente enfriados en estas trampas, ya que estas partículas pueden modelar los efectos cuánticos. Nuestros estudios a menudo traen resultados inesperados e interesantes y nos acercan a la interacción con fenómenos cuánticos", señala Tatiana Vovk, del Laboratorio de Modelado y Diseño de Nanoestructuras de la Universidad ITMO.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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