از ترکیب دو طیف‌سنج برای اندازه‌گیری «نرمی» برخوردهای میان اتم‌های سرد استفاده می‌شود.

در فناوری‌های بسیاری از ساعت‌های اتمی تا رایانه‌های کوانتومی از گازهای اتمی فوق‌سرد استفاده می‌شود. برخوردهای میان اتم‌ها می‌تواند درهم‌تنیدگی حالت‌های کوانتومی اتم‌ها را برهم زند، که برای مثال در این صورت دقت ساعت اتمی مورد نظر کاهش می‌یابد. گروهی به سرپرستی نیر دیویدسون در موسسه عالی علوم وایزمن، برای اندازه‌گیری مقدار کمی این تأثیرات، مدلی را طراحی کرده‌اند که «نرمی» برخوردها را اندازه‌گیری می‌کند، یعنی تعداد برخوردهایی را که اتم باید داشته باشد تا انرژی نهایی آن با انرژی آغازین آن ناهمبسته شود. این پژوهش می‌تواند به پژوهش‌گران دیگر که روی اثرات این برخوردها تحقیق می‌کنند، کمک کند.

APS/Alan Stonebraker

نرمی برخورد، یا همان پارامتر s، به نسبت میان دو پارامتر بستگی دارد: آهنگ برخورد اتم‌ها و آهنگی که برخوردها هم‌بستگی انرژی اتم را نسبت به انرژی حالت آغازین آن کاهش می‌دهند. تا پیش از این، s تنها از محاسبات نظری قابل اندازه‌گیری بود. دیویدسون و هم‌کارانش نشان دادند که این دو پارامتر را که تعیین‌کننده مقدار s هستند، می‌توان به طور مستقیم از دو آزمایش تداخل‌سنجی اتمی، که به نام‌های طیف‌‌سنجی رامسی و اکو شناخته می‌شوند، به دست آورد. به طور خاص، اگر چگالی اتمی پایین باشد، سیگنال خارج شده از آزمایش اکو بستگی به آهنگ برخورد دارد. و اگر چگالی بالا باشد، نتیجه اندازه‌گیری رامسی عمدتاً به آهنگ ناهمبسته‌شدن-انرژی وابسته است.

پژوهش‌گران با تابش پرتوهای لیزر مادون قرمز بر روبیدیم-87 در چگالی‌های پایین و بالا، در یک فضای محصورشده اپتیکی، آزمایش‌های رامسی و اکو را انجام دادند. برای این مدل محصورشده، مقدار s برابر با 5/2 به دست آمد که نشان می‌داد برخوردها نسبتاٌ سخت بوده‌اند.

نویسنده: Matteo Rini دستیار ویراستار نشریه فیزیک

منبع: The Softness of an Atom’s Touch

مرجع:  این ‍‍‍‍پژوهش در نشریه Physical Review A منتشر شده است.