.Physicists Just Found a Way to Control Atoms Using Twisted Light
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.Physicists Just Found a Way to Control Atoms Using Twisted Light
물리학자들은 꼬인 빛을 사용하여 원자를 제어하는 방법을 발견했습니다
Bernard Rizk, 오타와 대학교2025년 3월 18일, 가벼운 원자 제어 개념 과학자들은 구조화된 광선을 사용하여 전례 없는 정밀도로 이온화를 제어하는 방법을 발견했습니다. 이는 의료 영상에서 양자 컴퓨팅에 이르는 다양한 분야를 혁신할 수 있습니다. 출처: SciTechDaily.com
과학자들은 특별히 설계된 광선을 사용하여 원자가 전자를 잃는 과정인 이온화를 제어하는 새로운 방법을 발견했습니다. 각운동량을 전달하는 빛인 광학적 소용돌이 빔을 활용함으로써, 그들은 전자가 원자에서 어떻게 분리되는지 정확하게 지시할 수 있습니다. 이 발견은 이미징 기술을 재편하고, 입자 가속을 향상시키고, 양자 컴퓨팅 의 발전으로 가는 문을 열 수 있습니다 . 이온화의 비밀을 풀다 원자는 우리 주변의 모든 것의 기본 구성 요소입니다. 가끔 전자를 잃고 대전된 입자가 되는데, 이를 이온화라고 합니다.
이 현상은 번개, 플라스마 TV, 심지어 북극광에서도 발생합니다. 지금까지 과학자들은 이온화를 제어하는 능력이 매우 제한적이라고 믿었습니다. 오타와대학교 물리학과의 정교수인 라비 바르드와즈와 박사과정생인 장뤼크 베긴이 이끄는 연구팀은 이브라힘 카리미 교수, 폴 코르쿰 교수, 토마스 브라벡 교수와 협력하여 특수하게 구조화된 광선을 사용하여 이온화를 조작하는 획기적인 방법을 도입했습니다.
광학 소용돌이 빔 - 새로운 접근 방식 이온화는 강한 장 물리학과 아토초 과학 에서 핵심적인 역할을 하며 , 전자가 원자 결합에서 어떻게 벗어나는지 제어합니다. 전통적으로 과학자들은 이 과정이 얼마나 많이 제어될 수 있는지에 대한 엄격한 제한이 있다고 생각했습니다. 그러나 이 새로운 연구는 그러한 믿음에 도전합니다. "우리는 각운동량을 전달하는 광 빔인 광학 소용돌이 빔을 사용하여 전자가 원자 에서 어떻게 방출되는지 정확하게 제어할 수 있음을 입증했습니다 ."라고 Bhardwaj 교수는 설명합니다.
"이 발견은 이미징 및 입자 가속과 같은 분야에서 기술을 향상시킬 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다." 빛과 전자 실험 이 연구는 uOttawa의 Advanced Research Complex 에서 2년 동안 진행되었습니다 . 연구팀은 광학적 소용돌이 빔의 손잡이와 속성이 이온화 속도에 상당한 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. 빔 내의 "null intensity region"의 위치를 조정하여 선택적 이온화를 달성했고, 광학적 이색성이라는 새로운 개념을 도입했습니다. 주요 결과 및 게임 체인저 발견 각운동량을 갖는 빛줄기의 특성에 의존하는 이온화를 처음으로 시연했습니다.
현재 한계를 넘어 영상 기술을 발전시킬 수 있는 이온화 과정에 대한 향상된 제어. 전례 없는 방식으로 전자의 행동에 영향을 미치도록 빛을 조작할 수 있는 방법에 대한 새로운 이해. “우리는 각운동량을 전달하는 빛 빔인 광학 소용돌이 빔을 사용함으로써 전자가 원자에서 어떻게 방출되는지 정확하게 제어할 수 있음을 입증했습니다.”
Ravi Bhardwaj, uOttawa 물리학과의 정교수 이온화 제어의 미래 이 연구는 이 분야의 기초 이론을 기반으로 하고 있으며 과학자들이 이온화에 접근하는 방식을 혁신할 잠재력이 있습니다. 이는 물리학 교과서에만 국한되지 않습니다. 더 나은 의료 영상, 더 빠른 컴퓨터, 더 효율적인 재료 연구 방법으로 이어질 수 있습니다. 특히 개별 입자를 제어하는 것이 중요한 양자 컴퓨팅에 유망합니다. Bhardwaj 교수는 이 획기적인 발견의 중요성을 강조합니다. "전자가 방출되는 방식에 대한 생각을 바꾸는 것은 어려운 일이었지만, 저희의 연구는 고급 레이저 기술을 사용하면 과학과 기술 모두에 영향을 미치는 새로운 발견으로 이어질 수 있음을 증명합니다."
참고문헌: “Orbital angular modes control of strong-field ionization in reactors and molecules” 저자: Jean-Luc Bégin, Ebrahim Karimi, Paul Corkum, Thomas Brabec, Ravi Bhardwaj, 2025년 3월 12일, Nature Communications . DOI: 10.1038/s41467-025-57618-8
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초신성 광자로 인하여 원소들이 대거 하전입자화된 Blazar는 활동적이고 거대한 타원은하의 중심부에 있는 것으로 추정되는 거대질량 블랙홀과 연관된 매우 작은 퀘이사다. 블레이자는 우주에서 가장 강렬한 현상 중 하나이고, 외부은하 천문학에서 중요한 주제이다.


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