Na putu ka novoj klasi uređaja

'Krofna' ultrahladnog gasa koji zuji u krug, u kom atomi ne nailaze na otpor i generišu struju, koja bi se mogla iskoristiti za izgradnju prvih 'atomtroničnih' (atomtronics) senzora.

Zaboravite na žice, silicijum i električnu struju. Fizičari su izmislili novu vrstu kola koji je tek malo više od balončića gasa koji titra u laserskom zraku. Navodeći atome ultrahladnog gasa da teku kao struja koja se može kontrolisati, uključivati i isključivati po potrebi, naučnici su zakoračili ka izgradnji prvog uređaja "na atomstruju" (atomtronik device).

Atomtronika je još uvek u povoju, uglavnom više teorijsko polje koje se bazira na ideji da atomi u neuobičajenim kvantnim stanjima mogu da posluže kao alternativa elektronu za napravu korisnih uređaja. Zagovornici ove ideje smislili su plan kako da tradicionalne komponente elektronike zamene atomskom verzijom – kako one od žica i baterija, tako i tranzistore i diode.

U Joint Quantum Institute u Gaithersburg, Md., diplomirani student Anand Ramanathan i njegove kolege nadaju se da će uz pomoć ultrahladnog gasa, Bose-Einstein kondenzata, uspeti da naprave atomtroničke senzore. U Physical Review Letters objavili su rad u kojem opisuju kako su dobili ovaj gas hlađenjem atoma natrijuma uhvaćenih magnetnim poljima. Onda su atome zarobili parom ukrštenih laserskih zraka i dalje hladili do manje od 10 milijarditog stepena iznad apsolutne nule. Dva zraka su oblikovala kondenzat u dve spljoštene krofne prečnika oko 20 mikrometara.

"Sve je trebalo obaviti izuzetno pažljivo", rekao je Ramanathan. "Ceo poduhvat morao je da protekne glatko, da bismo bili sigurni da imperfekcije nisu odigrale kakvu ulogu".

Drugi par lasera preneo je energiju do 'krofne' da bi je pokrenuo da rotira. Pošto se atomi u kondenzatu ponašaju kao pojedinačne, koherentne kvantne čestice, takav prsten materije ne ubrzava ili usporava postepeno, već skače između različitih brzina. Naučnici su izabrali najnižu brzinu za svoj prsten, približno jedan obrtaj svake sekunde.

Pošto u kondenzatu nema otpora, ovaj prsten bi, barem teoretski, rotirao zauvek. Ograničeni tehničkim poteškoćama, tim je uspeo da njihov prsten rotira četrdesetak sekundi, što je životni vek njihovog kondenzata.

"Ovo je prvi put da je neko baš napravio prstenasti kondenzat", rakla Gretchen Campbell, član tima i fizičar. "Nadamo se da ćemo moći da iskoristimo ovaj kondenzant na način kako su superprovodnici iskorišćeni da bi se unapredili uređaji i senzori".

Za svoj poduhvat Cambellova je našla inspiraciju u SQUID (superconducting quantum inteferens device), vrlo osetljivom magnetometru, koji se koristi za merenje izuzetno slabih magnetnih polja u superprovodnim kolima (loops).

Koristeći sličan princip, Cambellov tim veruje da bi se od Bose-Einstein kondenzata mogao dobiti izuzetno osetljiv rotacioni senzor. U prsten kondenzata dodali su "slabu kariku" – barijeru pomoću plavog lasera koja bi mogla da ubrza ili zatvori tok. Teorijski, ako se kondenzant održava u mirnom stanju a barijera dovede na rotacioni senzor, barijera bi prouzrokovala iznenadan skok u struji na nekim rotacionim brzinama.

Pokušaj da se napravi neki atomtronik uređaj je samo jedan od na tuce sličnih u laboratorijama širom sveta. "Drugi će napraviti neku drugu 'alatku' koju ćemo moči da koristimo, biće to 'alatke iz atomtronik kutije'", kaže Dana Anderson, fizičar na Univerzitetu Kolorado, Boulder.

Svi se nadaju da će se atomi u nekim aplikacijama pokazati kao mnogo interesantniji od elektrona.

Science News, February 11th, 2011.

Web eddition

Prevela T. Petrović