Aktualizacja:

Najnowsze teksty w serwisie

Toruńscy fizycy prowadzą pomiary laserowe w temperaturze poniżej 5 kelwinów

Nowa platforma z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu pozwoliła po raz pierwszy użyć spektroskopii wzmocnionej wnęką optyczną poniżej 5 K. Posłużyła już m.in. do testu elektrodynamiki kwantowej i badań wodoru.

Stół optyczny w laboratorium: lasery, soczewki i lustra na metalowych uchwytach
Układ optyczny w laboratorium fizycznym Zdjęcie ilustracyjne.Fot. Akademie věd České republiky / Czech Academy of Sciences (Pavlína Jáchimová) / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Układ opracował zespół prof. Piotra Wcisło z Instytutu Fizyki na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej toruńskiej uczelni. Spektroskopia wzmocniona wnęką optyczną korzysta ze światła lasera, które wiele razy odbija się między zwierciadłami. Dzięki temu mocniej oddziałuje z badaną substancją i pozwala poznać właściwości cząsteczek nawet przy bardzo słabym sygnale.

Przeniesienie tej metody do temperatury poniżej 5 kelwinów, czyli ok. −268 stopni Celsjusza, nie było proste. Chłodziarki kriogeniczne wytwarzają drgania i wahania temperatury, które zakłócają czułe pomiary. Jak wyjaśnia mgr inż. Kamil Leon Sołtys z zespołu, właśnie ograniczenie tych zakłóceń było głównym wyzwaniem technicznym. Badacze odsunęli komorę pomiarową na ok. dwa metry od chłodziarki i połączyli je masywnymi prętami oraz elastycznymi taśmami z miedzi o wysokiej czystości. Takie połączenie odprowadza ciepło, a zarazem tłumi drgania i stabilizuje temperaturę.

Platforma posłużyła już do kilku eksperymentów. Jednym był precyzyjny test elektrodynamiki kwantowej (QED) dla cząsteczek – teorii opisującej oddziaływanie światła z materią na poziomie kwantowym. Układ umożliwił też realizację pierwotnych wzorców jednostek układu SI dla temperatury, stężenia i ciśnienia w głębokiej kriogenice, co ma znaczenie dla metrologii, czyli nauki o pomiarach.

Badacze odsunęli komorę pomiarową na ok. dwa metry od chłodziarki i połączyli je masywnymi prętami oraz elastycznymi taśmami z miedzi o wysokiej czystości.

Naukowcy zmierzyli ponadto diagram fazowy wodoru i wyznaczyli szybkość jego konwersji orto–para. Opis rozwiązania ukazał się w czasopiśmie „Measurement”.

Źródła

  1. Forum Akademickie — „Światło i ekstremalny chłód. Nowa platforma fizyków” (27.10.2026)forumakademickie.pl

Tekst przygotowany z pomocą AI na podstawie podanych źródeł.