นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่ซานตาบาร์บาราในสหรัฐฯ ได้สร้างตัวแทนของธรรมชาติคลื่นของอิเล็กตรอนขึ้นใหม่ ซึ่งก็คือฟังก์ชันคลื่นโบลชของมันในการทดลองในห้องปฏิบัติการเป็นครั้งแรก งานนี้อาจมีแอปพลิเคชันในการออกแบบและพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และออปโตอิเล็กทรอนิกส์ยุคหน้า เช่นเดียวกับสสาร อิเล็กตรอนทำตัวเป็นทั้งอนุภาคและคลื่น เป้าหมายหลักอย่างหนึ่ง
ของฟิสิกส์
สสารควบแน่นคือการทำความเข้าใจว่าการเคลื่อนที่เหมือนคลื่นของอิเล็กตรอนผ่านอะตอมที่มีการจัดเรียงตัวเป็นช่วงๆ ก่อให้เกิดคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และทางแสงของวัสดุผลึกอย่างไร ความเข้าใจดังกล่าวมีความสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบอุปกรณ์ที่ใช้ประโยชน์จากธรรมชาติของคลื่น
ของอิเล็กตรอนโจเซฟ คอสเตลโลผู้ร่วมนำทีม การเคลื่อนที่แบบคลื่นของอิเล็กตรอนอธิบายได้ทางคณิตศาสตร์โดยเรียกว่าฟังก์ชันคลื่นโบลช ฟังก์ชันคลื่นเหล่านี้ได้รับการตั้งชื่อตาม นักฟิสิกส์ในศตวรรษที่ 20 ซึ่งเป็นคนแรกที่อธิบายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในของแข็งที่เป็นผลึก ฟังก์ชันคลื่นเหล่านี้
มีความซับซ้อน นั่นคือมีทั้งองค์ประกอบจริงและจินตภาพ ด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถวัดค่าของฟังก์ชันคลื่นโบลชของอิเล็กตรอนได้โดยตรง หลุมหนักและเบาอย่างไรก็ตาม สามารถสังเกตคุณสมบัติทางกายภาพบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันคลื่นได้ ทีม UC ใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงนี้ในการคำนวณฟังก์ชัน
คลื่นโบลชของระบบจากคุณสมบัติที่สังเกตได้เหล่านี้ในการทำเช่นนี้ นักวิจัยได้ใช้เลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระอันทรงพลังเพื่อสร้างสนามไฟฟ้าสั่นภายในสารกึ่งตัวนำ แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) ในขณะเดียวกันก็ใช้เลเซอร์อินฟราเรดความเข้มต่ำเพื่อกระตุ้นอิเล็กตรอน เมื่อใดก็ตามที่อิเล็กตรอน
ถูกกระตุ้น มันจะทิ้ง “โฮล” ที่มีประจุบวกไว้เบื้องหลัง ในเชอร์วินอธิบายว่ารูเหล่านี้มีสองแบบ หนักและเบา ซึ่งมีพฤติกรรมเหมือนอนุภาคที่มีมวลต่างกัน ทีมงานพบว่าหากพวกเขาสร้างอิเล็กตรอนและโฮลในเวลาที่เหมาะสมซึ่งสัมพันธ์กับการสั่นของสนามไฟฟ้า ส่วนประกอบของคู่ควอซิพัทลาร์เหล่านี้
(เรียกรวมกันว่า exciton)
จะเร่งตัวออกจากกัน ช้าลง หยุด แล้วเร่งความเร็วขึ้น เข้าหากันก่อนที่จะชนและรวมกันใหม่ ที่จุดของการรวมตัวกันอีกครั้ง พวกมันปล่อยแสงเป็นจังหวะซึ่งเรียกว่าแถบด้านข้างพร้อมพลังงานที่มีลักษณะเฉพาะบางอย่าง การปล่อยแถบด้านข้างนี้มีข้อมูลเกี่ยวกับฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอน
รวมถึงเฟสของอิเล็กตรอน นั่นคือระดับที่คลื่นหักล้างกันเนื่องจากรูที่เบาและหนักนั้นเร่งความเร็วด้วยอัตราที่แตกต่างกันในสนามไฟฟ้า ฟังก์ชันคลื่นโบลชของรูที่เกี่ยวข้องจะได้รับเฟสควอนตัมที่แตกต่างกันก่อนที่พวกมันจะรวมตัวกับอิเล็กตรอนอีกครั้ง ด้วยความแตกต่างของเฟสนี้ ฟังก์ชันคลื่น
ของพวกมันรบกวนการผลิตการปล่อยก๊าซขั้นสุดท้าย ซึ่งสามารถวัดได้ สัญญาณรบกวนยังกำหนดโพลาไรเซชันของแถบด้านข้างสุดท้าย ซึ่งอาจเป็นรูปวงกลมหรือวงรีก็ได้ (แม้ว่าโพลาไรซ์ของเลเซอร์ทั้งสองจะเป็นเส้นตรงตั้งแต่ต้น)หนึ่งพารามิเตอร์ฟรีกล่าวว่าความสัมพันธ์ที่เรียบง่ายระหว่างการรบกวน
และโพลาไรซ์เชื่อมโยงทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัมพื้นฐานกับการทดลองในโลกแห่งความเป็นจริงผ่านพารามิเตอร์อิสระตัวเดียว ซึ่งเป็นตัวเลขที่มีค่าจริง พารามิเตอร์นี้อธิบายฟังก์ชันคลื่นของโบลชของรูที่สร้างใน GaAs ได้อย่างครบถ้วน O’Hara กล่าวเสริม “เราสามารถรับค่าพารามิเตอร์นี้ได้
ก่อนหน้านี้
นักวิจัยต้องพึ่งพาทฤษฎีที่มีพารามิเตอร์ที่ไม่รู้จักจำนวนมาก เชอร์วินกล่าวเสริม “ดังนั้น หากเราสามารถสร้างฟังก์ชันคลื่นของโบลชขึ้นใหม่ได้อย่างแม่นยำในวัสดุหลากหลายชนิด นั่นจะเป็นตัวกำหนดการออกแบบและวิศวกรรมของสิ่งที่มีประโยชน์และน่าสนใจทุกประเภท เช่น เลเซอร์ ตัวตรวจจับ
และแม้แต่สถาปัตยกรรมควอนตัมคอมพิวเตอร์บางตัว” เขากล่าวนักวิจัยที่รายงานผลงานของพวกเขาทราบว่าพวกเขาไม่ได้ตระหนักในทันทีว่าโพลาไรเซชันแถบข้างเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างฟังก์ชันคลื่นอิเล็กตรอนขึ้นใหม่ พวกเขากล่าวว่าตอนนี้พวกเขาต้องการใช้เทคนิคของพวกเขา
กับวัสดุต่างๆ และกับ ที่แปลกใหม่นอกเหนือจากโดยการวัดโพลาไรเซชันของแถบด้านข้าง จากนั้นจึงสร้างฟังก์ชันคลื่นขึ้นใหม่ ซึ่งแตกต่างกันไปตามมุมที่รูกระจายไปในคริสตัล” เขาอธิบายทำให้เครื่องตรวจจับเครื่องหนึ่งเสียหาย ทำให้เราสามารถตามทันได้ ไม่นานหลังจากนั้น ก็เริ่มปฏิบัติการ
(ร่วมกับ ในปี 2003) และดำเนินการจนถึงปี 2010 ดังที่ทราบกันดีในขณะนี้ ไม่พบสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงตลอดช่วงเวลาสังเกตการณ์ทั้งหมด สิ่งนี้ไม่ได้คาดคิดมาก่อน และข้อเสนอของ LIGO ดั้งเดิมก็ยอมรับว่าการปรับปรุงความไวจะต้องทำในภายหลังเพื่อให้มีโอกาสประสบความสำเร็จอย่างแท้จริง
มีการตัดสินใจว่าจะอัปเกรดเครื่องตรวจจับ LIGO ทั้งสองเครื่อง และจะใช้เทคโนโลยีขั้นสูงที่ GEO ทดลองใช้แล้ว ซึ่งให้กำเนิดระบบ “LIGO ขั้นสูง” (aLIGO) ในปัจจุบันของการทดลอง ระบบแยกคลื่นไหวสะเทือนแบบแอคทีฟที่ซับซ้อนมากขึ้นได้รับการพัฒนาในสหรัฐอเมริกา ระบบกันสะเทือน
สำหรับกระจกซิลิก้าซึ่งใช้ใยซิลิกานั้นจัดหาโดยสหราชอาณาจักร เลเซอร์ผลิตในประเทศเยอรมนี ในขณะที่ชิ้นส่วนของออพติคถูกสร้างขึ้นในออสเตรเลียอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ ซึ่งมีแขนวัดระยะ 4 กม. สองชุด และไม่มีอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ 2 กม. เริ่มใช้งานในเดือนกันยายน 2015 การตรวจจับครั้งแรก
ที่ปฏิวัติวงการเกิดขึ้นเกือบจะในทันที อันที่จริง ขณะที่อุปกรณ์ตรวจจับยังอยู่ระหว่างการสอบเทียบ ต้องขอบคุณการแยกคลื่นไหวสะเทือนแบบใหม่และเสียงรบกวนจากความร้อนที่ลดลงจากระบบกันกระเทือน ทำให้ aLIGO ได้รับความไวที่จำเป็นในการค้นพบครั้งแรกในปี 2558 ในขณะเดียวกัน เครื่องตรวจจับ
ที่อัปเกรดแล้วได้เปิดใช้งานออนไลน์ในเดือนสิงหาคม 2560 ซึ่งทันเวลาสำหรับการเปิดใช้งาน
Credit : เว็บสล็อตแท้ / สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
