Исследователи сумели управлять ядром атома с помощью электрического поля

Гипотезу физика Николаса Бломбергена о том, что ядром атома можно управлять электрическим полем, а не только магнитным, подтвердили исследователи университета штата Новый Южный Уэльс (UNSW, Австралия), 12 марта сообщает пресс-служба UNSW, ссылаясь на статью, опубликованную сотрудниками университета в журнале Nature.

Решению проблемы, над которой с 1961 года бились экспериментаторы, помог счастливый случай, сообщают в публикации.

К удачному открытию привела неудача в эксперименте по управлению ядром одного атома сурьмы с помощью мощного высокочастотного магнитного поля. В ходе эксперимента антенна, которую использовали для управления ядром, не выдержала и взорвалась.

Но при этом управление ядром не прекратилось — антенна проддолжала генерировать, но не магнитное, а электрическое поле, которое влияло на вращение ядра из-за ядерного электрического резонанса, предсказанного Блумбергеном.

То, что ядерный спин может контролироваться электрическими, а не магнитными полями, имеет далеко идущие технологические последствия. Генерация магнитных полей требует больших катушек и больших токов, при этом законы физики диктуют, что трудно ограничить магнитные поля очень маленькими пространствами — они имеют тенденцию иметь широкую область воздействия.

Электрические поля, с другой стороны, могут создаваться на кончике крошечного электрода, и они очень резко снижают свою величину при удалении от острия. Это значительно упростит управление отдельными атомами, размещенными в наноэлектронных устройствах.

Теперь плодами заново открытого ядерного электрического резонанса можно воспользоваться для создания квантовых компьютеров, а также использовать управляемые электрическим полем ядра «в качестве изящно точных датчиков электрических и магнитных полей или для ответа на фундаментальные вопросы квантовой науки», — говорит профессор UNSW Андреа Морелло, один из авторов проекта.