Interferometria neutronowa. Technologie kwantowe schodzą pod strzechy

Interferometria neutronowa. Technologie kwantowe schodzą pod strzechy

Naukowcy z National Institute of Standards and Technology (NIST) oraz University of Waterloo Institute of Quantum Computing (IQC) pracują nad tym, by neutronowa interferometria wyszła z laboratoriów mechaniki kwantowej i stała się narzędziem wykorzystywanym przez przemysł.

Interferometria neutronowa traktuje neutrony jako fale i mierzy jak zmieniają się one podczas przechodzenia przez próbkę materiału. Wyniki mogą ujawnić wiele magnetycznych, atomowych i strukturalnych własności próbki.

Interferometria neutronowa jest niezwykle wrażliwa, ale za tym idzie jej wysoki koszt. Urządzenia są tak czułe na wibracje i temperaturę, że muszą być umieszczone w bloku wielkości garażu, gdzie mogę być ekranowane przed aktywnością sejsmiczną, a temperatura może być utrzymywana z dokładnością do tysięcznych części stopnia Celsjusza.

Naukowcy z NIST znaleźli sposób na skonstruowanie interferometru znacznie bardziej tolerancyjnego na zmiany. Sercem klasycznego interferometru neutronowego jest mały kawałek krzemu wielkości puszki napoju, w którym znajdują się trzy cienkie krzemowe ścianki. Ścianki te rozszczepiają wiązkę neutronów na dwie części, z których jedna przepuszczana jest przez próbkę, a następnie łączą je z powrotem w jedną. Wzorce zakłóceń na wyjściu pokazują jak neutrony zachowywały się w próbce. Najnowsza innowacja polega na dodaniu dodatkowej ścianki, która poprawia ogólną symetrię interferometru.

„Dzięki dodaniu tej czwartej ścianki udało nam się efektywnie wyeliminować wpływ wielu zakłóceń.” – stwierdził Michael Huber z NIST. „Pozwoli nam to stworzyć urządzenie, które zmieści się w pudełku wielkości dużego grilla.” – dodał.

Nowe urządzenie może znajdować się znacznie bliżej źródła neutronów, dzięki czemu uzyskuje się dziesięciokrotnie większą liczbę neutronów oddziaływujących na próbkę.

„Pomiary, które dotąd zajmowały przeszło tydzień, teraz mogą być wykonywane w przeciągu kilku godzin.” – stwierdził Huber. „Nasz wynalazek pokazuje, że interferometria neutronowa i technologie kwantowe mają szansę wyewoluować z laboratoriów w praktyczne urządzenia stosowane w przemyśle.” – dodał.

(lk)