روشی برای مشاهده برهم‌کنش‌ها در سیستم‌های نانومقیاس

دانشمندان آلمانی برای مشاهده برهم‌کنش‌های سیستم‌های نانومقیاس ـ که
معمولاً اصل عدم قطعیت هایزنبرگ مانع از آن می‌شود ـ از فناوری‌های نوری
تازه‌ای استفاده کرده‌اند. این محققان برای فهم بیشتر فیزیک نانومقیاس،
آزمایش‌هایی را با لیزرهای پرتوان و نقاط کوانتومی– اتم‌های مصنوعی که می‌توانند
آجربنای افزاره‌های نانومقیاس در مخابرات و محاسبات کوانتومی باشند– انجام
داده‌اند.

یکی از پدیده‌های معمول در فیزیک، اثر “فانو”ست که هنگامی رخ می‌دهد که
حالت کوانتومی گسسته‌ای – یک اتم یا یک مولکول– با یک حالت پیوسته خلأ یا
ماده میزبانی که آن را احاطه کرده‌است، برهم‌کنش انجام دهد. ساشا گوورف،
فیزیک‌دان نظریه‌پردازی از دانشگاه اوهایو و یکی از این محققان، می‌گوید که
اثر فانو در روش جذب یا تابش نور به‌وسیله یک اتم یا یک مولکول، تغییراتی
ایجاد می‌کند.

گوورف توضیح داد که اصل عدم قطعیت هایزنبرگ در آزمایش‌های مربوط به سیستم‌های
نانومقیاس، بعضی اوقات باعث ایجاد مانعی برای مشاهده اثر فانو می‌شود، و
این برهم‌کنش سیستم نانومقیاس و محیط پیوسته اطراف آن قابل آشکارسازی
نخواهد بود.

اما در یک آزمایش طیف‌سنجی لیزری جدید با قدرت تفکیک بالا که به‌وسیله ام.
کرونر و کِی. کارائی از مرکز علوم نانو از دانشگاه لودویگ– ماکسی میلیانسِ
آلمان، انجام شده‌است؛ دانشمندان توانستند روش جدیدی را ابداع کنند؛ آنها
همزمان با بالا بردن شدت لیزر به‌منظور اشباع کردن جذب نوری نقطه کوانتومی،
توانستند فوتون‌های پراکنده‌شده‌ از آن را اندازه‌گیری نمایند. این کار به
آنها اجازه داد تا برای اولین بار برهم‌کنش‌های بسیار ضعیفی را که با ظهور
اثر فانو آغاز می‌شوند، مشاهده کنند.

نظریه مربوط به این روش غیرخطی جدید را گوورف توسعه داده‌است. او گفت: «بر
اساس نظریه ما، این اثر فانوی غیرخطی و روش مرتبط با آن، می‌تواند به‌صورت
بالقوه برای آشکارسازی برهم‌کنش‌های ضعیف در انواعی از سیستم‌های فیزیکی به
کار گرفته شود. “

کارائی گفت: “دانشمندان با استفاده ابزارهای مدرنی مانند چشمه‌های نوری
بسیار همدوس ـ که برای آشکارسازی اثرات فانوی غیرخطی مناسب‌ترهستند ـ می‌توانند
آزمایش‌های قدیمی انجام‌شده روی اتم‌ها را بازنگری کنند. او گفت: «ما می‌توانیم
وارد مرزهای تازه‌ای از علم‌نور کوانتومی شویم.”

این محققان نتایج کار خود را در مجلهNature منتشر کرده‌اند.