Τρίτη, 27 Μαρτίου 2018

Ένα άτομο ως δυναμόμετρο απειροελάχιστων δυνάμεων


H μονάδα μέτρησης της δύναμης είναι το Nιούτον (Newton). Oρίζεται ως η δύναμη που πρέπει να ασκηθεί σε σώμα μάζας ενός κιλού (1 Κg), έτσι ώστε αυτό να αποκτήσει επιτάχυνση ένα μέτρο ανά δευτερόλεπτο εις το τετράγωνο (1 m/s2). Για να έχουμε μια καλύτερη ιδέα μπορούμε να πούμε πως 1 Νewton είναι η δύναμη που ασκεί η βαρύτητα της γης σε ένα μήλο (ή για την ακρίβεια σε ένα σώμα μάζας περίπου 102 γραμμαρίων).

Μια από τις ελαχιστότατες υποδιαιρέσεις των μονάδων μέτρησης είναι το zepto. Έτσι, το 1 zepto-Νewton είναι μια απειροελάχιστη δύναμη ίση με
0.000000000000000000001 Ν ή 10-21Ν.

Είναι δυνατόν να μετρηθεί μια τόσο μικρή δύναμη;
Σύμφωνα με τους ερευνητές Blūms et al μπορούμε να μετρήσουμε τόσο μικρές δυνάμεις χρησιμοποιώντας ένα άτομο – συγκεκριμένα ενός ατόμου Υττερβίου. Στην χτεσινή δημοσίευσή τους με τίτλο «A single-atom 3D sub-attonewton force sensor» αναφέρουν την μέτρηση μιας ηλεκτρομαγνητικής δύναμης μικρότερης από 100 zepto-Newtons.
 Η δύναμη αυτή είναι περίπου όσο η βαρυτική έλξη μεταξύ δυο ανθρώπων που βρίσκονται, ο ένας στην Αθήνα κι ο άλλος στο Παρίσι!
Μετά την αφαίρεση ενός από τα ηλεκτρόνια του ατόμου Υττερβίου, οι ερευνητές παγίδευσαν το ιόν χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά πεδία, ψύχοντάς το με λέιζερ σε θερμοκρασία περίπου 0,001 βαθμούς της κλίμακας Κέλβιν – ένα χιλιοστό πάνω από το απόλυτο μηδέν (–273.15° C). Το άτομο μέσα από αυτή τη διαδικασία διεγείρεται και αποδιεγείρεται εκπέμποντας φωτόνια. Οι ερευνητές εστίασαν αυτό το φως του ατόμου σε μια εικόνα χρησιμοποιώντας μια διάταξη που παίζει τον ρόλο φακών Fresnel. Παρακολουθώντας την κίνηση της «εικόνας του ατόμου» κατάφεραν να προσδιορίσουν την μικροσκοπική δύναμη που ασκούν τα φωτόνια όταν σκεδάζονται στο άτομο, βρίσκοντας την απειροέλαχιστη τιμή των 95 zepto-Newtons!

πηγή: https://www.sciencenews.org/article/single-atom-can-gauge-teensy-electromagnetic-forces

Άλλα θέματα

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...