Amerika megépíti a világ első kvantumröntgen-mikroszkópját kvantum-összefonódás felhasználásával
A Brookhaven Nemzeti Laboratórium kutatócsoportja kifejlesztett egy teljesen új röntgen mikroszkópot, aki munkájában a kvantumvilágot használja a biomolekulák "szellemképeinek" kialakításához a magasban engedély. Erről szeretnék most mesélni.
Mi az új röntgenmikroszkóp lényege
Kétségtelen, hogy a klasszikus röntgen mikroszkópok nagyon hasznos egységek, amelyek lehetővé teszik a különböző minták megtekintését a legnagyobb felbontással. De van egy sajátosság: a munka során alkalmazott sugárzás egyszerűen elpusztíthatja az érzékeny mintákat, például vírusokat, baktériumokat vagy egyes sejteket.
Természetesen csökkentheti a sugárzás intenzitását elfogadható szintre, és a sejtek érintetlenek maradnak, de a kép tisztaságát ez nagymértékben befolyásolja.
A Brookhaven Nemzeti Laboratórium (USA) mérnökei megtalálták a módját a sugárzás intenzitásának csökkentésére, a legnagyobb tisztaság fenntartása mellett.
Ehhez úgy döntöttek, hogy felhasználják a kvantumvilág furcsait - a kvantum összefonódását.
Tehát egy klasszikus röntgenmikroszkópban egy fotonsugár áthalad a vizsgált mintán, majd a detektor összegyűjti a másik oldalról.
És egy új mikroszkópban, használt kvantumerősítéssel, a röntgensugár két részre oszlik. Ebben az esetben csak egy fele halad át a vizsgált mintán, de bármennyire is furcsán hangzik, mindkét fele részt vesz a mérésekben.
A kvantum összefonódása a cselekvésben
A kérdés meglehetősen logikus: Hogyan vált ez lehetővé? És mindez egy olyan, még nem teljesen megértett jelenségnek köszönhető, mint a kvantum összefonódása. Vagyis két részecske annyira összefonódhat egymással, hogy az egyik változása oda vezet pillanatnyi változás egy másik részecskében, és egyáltalán nem mindegy, hogy a részecskék közötti távolság milyen Ebben a pillanatban.
Ez azt jelenti, hogy a részecskék közötti információcsere olyan sebességgel történik, amely jelentősen meghaladja a fénysebességet.
Tehát új röntgenmikroszkópunk esetében az osztó összefonódott fotonpárokat hoz létre. Ebben az esetben az egyiket átvezetik a mintán, és a szokásos séma szerint továbbítja az információt a detektorhoz.
De abban a pillanatban, amikor az első foton megváltozik, ugyanazok a változások következnek be a második fotonban is, amelyek semmiképpen sem léptek kölcsönhatásba a vizsgált anyaggal. Ezután, amikor a második foton eléri a detektorát, további információkat vesznek belőle, és így tiszta kép jön létre a vizsgált tárgyról.
Első pillantásra logikátlannak tűnik, de a pontos matematikai számítások miatt a tudósoknak sikerül két sugarból származó információkat egyesíteniük.
Ezt a folyamatot szellemképalkotásnak hívják, és amíg az új fejlesztés kizárólag a látható fényspektrum fotonjaival volt lehetséges.
Az új mikroszkóp a világon elsőként alkalmazza ezt a technológiát a röntgensugarakhoz. Így lehetővé téve a képek megszerzését, a minták mérete 10 nanométernél kisebb, miközben a tesztminták sértetlenek maradnak.
A röntgen mikroszkóp a National Synchronous Light Source II (NSLS-II) alapján készül. Ha pedig minden a tervek szerint halad, akkor az első képeket már 2023-ban részletesen megvizsgálhatjuk.
Ha tetszett az anyag, akkor tegye fel a hüvelykujját, és iratkozzon fel. Köszönöm a figyelmet!