EO

Laserkoeling voor kwantumgassen

22 november 2021 om 10:42 uur

Om een gas van atomen of moleculen af te koelen tot het quantumregime zijn complexe laseropstellingen nodig.

Wat betekent het wanneer we zeggen dat iets extreem koud is? Het antwoord van een natuurkundige zou zijn: dat betekent dat atomen en moleculen nauwelijks bewegen. Fysici ontwikkelen al tientallen jaren technieken om zulke ultrakoude materietoestanden te creëren, waarbij ze lasers gebruiken om gassen naar het domein te brengen waar de kwantummechanica heerst.

 

In een ‘Insight'-nummer van Nature Physics beschrijven UvA-natuurkundigen de ontwikkelingen in deze vrijwel bewegingsloze wereld.

 

Het afremmen van een atoom of molecuul zodat het onderdeel wordt van een extreem koude substantie is niet eenvoudig. Je kunt niet simpelweg een enkel bewegend deeltje vastpakken en het dwingen om stil te staan. In de jaren 70 en 80 werden technieken ontwikkeld die het toch mogelijk maken om atomen in een vacuüm af te koelen: met behulp van nauwkeurig afgestelde bundels laserlicht kan de beweging van de deeltjes beetje bij beetje weggenomen worden. Door gebruik te maken van dit idee van laserkoeling kan men atomen en moleculen afremmen en zo gassen vormen met temperaturen vlakbij de allerlaagst mogelijke temperatuur, zo'n 273 graden onder nul op de Celsiusschaal.

 

Koud en schoon

Als gassen zo koud worden, worden ze ook erg ‘schoon', wat wil zeggen dat warmte nauwelijks invloed heeft op de natuurkundige processen die zich afspelen. In plaats daarvan zijn het de wetten van de kwantummechanica die heersen. In veel gassen komen de atomen collectief tot rust in hun laagst mogelijke energietoestand, de Bose-Einsteincondensatie. Pas na de opkomst van de laserkoeling werd het mogelijk om materie te creëren en te bestuderen in zuivere realisaties van deze heel speciale kwantumtoestand, waarin alle deeltjes zich precies hetzelfde gedragen.

 

In de loop der jaren is het door de voortschrijdende ontwikkeling van laserkoeling mogelijk geworden om steeds meer elementen in zulke toestanden van kwantum-ontaarding te brengen, waarbij elk nieuw soort atomen zijn eigen experimentele mogelijkheden met zich meebrengt. Zo worden ultrakoude atomen tegenwoordig gebruikt in de allerbeste klokken, die de tijd kunnen meten met een nauwkeurigheid van één seconde op de leeftijd van het heelal. Bose-Einsteincondensaten doen ook dienst als bronnen van coherente atomen, en zijn veelbelovend als het gaat om extreem nauwkeurige detectie met behulp van atoom-interferometrie, vergelijkbaar met hoe de laser-interferometrie een doorbraak bracht in de optische detectie.

 

Tegelijkertijd zijn er nog veel richtingen open voor verder onderzoek en verdere ontwikkeling. Op dit moment worden, om een toestand van Bose-Einsteincondensatie te bereiken, verschillende technieken één voor één toegepast. Bovendien verdampen - vrij letterlijk - de extreme omstandigheden meestal snel wanneer zo'n toestand van kwantumontaarding eenmaal is bereikt, waarbij het quantumgas weer vernietigd wordt. Met verbeterde methodes wordt het mogelijk om met alleen laserkoeling een Bose-Einsteincondensaat te bereiken, terwijl het ook mogelijk wordt om die speciale toestand te behouden zo lang men wil: continue Bose-Einsteincondensatie. 

 

White papers

whitepapersDownload hier white papers over het thema Aandrijven, regelen en besturen

 

 

 

Strategische keuze: een PLC of embedded controller

In deze whotepaper legt Engineering Spirit uit wanneer het beter is om voor een PLC te kiezen en wanneer voor een embedded controller.
Download de whitepaper van Engineering Spirit 

 

Heeft uw machine het benauwd?

In deze whitepaper bespreekt Festo het belang van de filtratie van perslucht, zowel vanaf de compressor als bij het punt waarop de lucht de componenten van de applicatie in gaat.

Download de whitepaper van Festo

 

Draadloos Mobiel Besturingspaneel: TUV gecertificeerd 10.1" panel met OPC/UA en safety functies

Is een draadloze HMI een goede keuze voor mijn applicatie? We leggen u uit wat de specifieke voordelen zijn van een draadloos multi-touch bedieningspaneel en waar u rekening mee moet houden bij het koppelen van een HMI aan een machine.
Download de whitepaper van SigmaControl

 

Het eDrive systeem: een eenvoudige oplossing voor het testen van hybride aandrijvingen

Deze white paper behandelt alle variabelen die van belang zijn voor het meten en testen van hybride voertuigen en laat zien dat het eDrive systeem een geschikte  oplossing is; zelfs voor de meest complexe testbanken voor hybride aandrijvingen.

Download de white paper van HBM

 

Hoe machines en installaties worden voorbereid op verbinding met het IoT

De industriële-automatiseringswereld is versmolten met de eerste generatie IT-technologie. Dit was een voorwaarde voor de volgende stap naar Industrie 4.0: het netwerk van intelligente componenten in het Internet of Things.

 Download de white paper van Eaton 

  

13 veel voorkomende oorzaken van motorstoringen

Deze white paper laat zien hoe de 13 meest voorkomende oorzaken van het defect raken van de isolatie van wikkelingen en van lagers van tevoren kunnen worden vastgesteld.

Download de white paper van Fluke

  

Machineautomatiseringsconcepten die innovatie voor een gedigitaliseerde productie mogelijk maken

Om de uitdagingen van de gedigitaliseerde industriële toekomst het hoofd te kunnen bieden, automatiseren we machines met volledig schaalbare en naadloos herbruikbare technologieën.

Download de white paper van Omron

 

Push-In Plus-techniek

Bij het bouwen van een besturingspaneel is het aanbrengen van de bedrading bijna altijd een tijdrovende en kostbare klus. Met de gepatenteerde ‘Push-in Plus' techniek van Omron wordt die bedradingstijd met 60% gereduceerd.  

Download de white paper van Omron

 

Inspectiesystemen voor producttraceerbaarheid

De mogelijkheid om individuele producten in de toeleveringsketen naar de consument te traceren, wordt steeds belangrijker voor producenten van voedingsmiddelen, dranken, tabak en farmaceutische producten, geassocieerde machinebouwers en engineeringbedrijven. Het doel is om de immense markt van namaakproducten te bestrijden en/of te voldoen aan de vraag naar informatie door consumenten (van ‘boer tot bord').

Download de white paper van Omron

 

Van werkvloer tot directieniveau

Voor producenten zijn er steeds meer redenen om besturingssystemen voor afzonderlijke productielijnen en -apparatuur te integreren. De technologische ‘magie' om dit te realiseren is sneller, eenvoudiger en intelligenter dan ooit.

Download de white paper van Omron

   

Kosten verlagen door elektrische problemen en motorproblemen in fabrieken op te lossen

Simpele storingen kunnen hele productielijnen stilleggen. Zelfs het simpelweg vervangen van een zekering kan een half uur duren. Alleen al productieverlies kan in sommige industrieën wel 1000 euro per minuut kosten, en ergens anders kan een storing in zelfs een relatief klein onderdeel betekenen dat een hele partij tijdens de productie verloren gaat. 

Download de  white paper van Fluke

  

IXM: sneller uitrollen  van netwerken

De nieuwste trend in moderne industriële omgevingen is de snelle inzet en flexibiliteit van een netwerktopologie. het opwaarderen van de firmware en het instellen van de configuratie is een uitdagende taak, voor zowel IT'ers als system integrators. Advantech introduceert de eerste serie switches om het uitrollen en configureren van netwerken sneller en efficiënter te maken.

Download de white paper van Advantech

  

Selectie van proportionele regelventielen

Proportionele ventielen bieden een prijsgustige en compacte oplossing voor het regelen van flow of druk bij relatief lage flow-snelheden. Er zijn veel verschillende ontwerpen en stijlen voor uiteenlopende drukken en stroomsnelheden, met elektrische of elektropneumatische aansturing. Bij het kiezen van het juiste ventiel voor een toepassing is het belangrijk om de vereisten voor die toepassing De white paper leidt je door de belangrijkste overwegingen die van toepassing zijn voor de selectie van proportionele ventielen, om zo een weloverwogen keuze te kunnen maken.

Download de white paper van Asco

 

Motoren beveiligen voor de IE3 revolutie

Wat de ErP betekent voor schakel- en beveiligingssystemen en elektromotoren (white paper van Eaton)