Para peneliti di Delft University of Technology di Belanda telah mengamati inti magnetik atom Terbalik antar negara secara real time.
Para peneliti di Delft University of Technology di Belanda telah berhasil mengamati inti magnetik dari atom tunggal yang beralih di antara negara -negara secara real time. Mereka mengukur “rotasi” nuklir dengan mendeteksi efeknya pada elektron dari atom yang sama menggunakan jarum mikroskop tunneling. Tanpa diduga, rotasi tetap stabil selama beberapa detik, membuka kemungkinan baru untuk kontrol magnetik nuklir yang tepat. Studi yang diterbitkan di Komunikasi alamimewakili kemajuan menuju penginderaan kuantum pada tingkat atom.
Pemindaian mikroskop tunneling (STM) dilengkapi dengan jarum tajam dalam atom yang mampu mendeteksi atom individu di permukaan dan membuat gambar dengan detail skala atom. Lebih khusus lagi, STM merasakan elektron yang mengelilingi nukleus. Baik elektron dan nukleus bertindak sebagai magnet kecil, masing -masing properti membawa yang dikenal sebagai “rotasi,” setara dengan kuantum orientasi magnetik.
Sekitar sepuluh tahun yang lalu, para ilmuwan pertama kali berhasil melacak rotasi elektron tunggal dengan STM. Membangun ini, tim Delft yang dipimpin oleh Profesor Sander Otte bertanya apakah metode yang sama dapat digunakan untuk mengamati putaran nuklir dari waktu ke waktu, sehingga menyelidiki komponen magnetik kedua atom.
Baca putaran nuklir
STM tidak sensitif terhadap rotasi nuklir secara langsung, sehingga tim harus menggunakan elektron untuk membaca rotasi nuklir secara tidak langsung. “Gagasan umum ditunjukkan beberapa tahun yang lalu, menggunakan apa yang disebut interaksi hyperfine antara elektron dan rotasi nuklir,” Otte menjelaskan. Namun, pengukuran awal ini terlalu lambat untuk menangkap gerakan rotasi nuklir dari waktu ke waktu. ”
Pengukuran cepat
Penulis pertama Evert Stolte dan Jinwon Lee berangkat untuk melakukan pengukuran cepat pada atom yang diketahui membawa rotasi nuklir. Untuk kegembiraan mereka, mereka mengamati transfer sinyal antara dua level yang berbeda secara real time, tinggal di layar komputer mereka.
“Kami dapat menunjukkan bahwa switching ini sesuai dengan rotasi nuklir yang berbalik dari satu keadaan kuantum ke negara lain, dan kembali lagi,” kata Stolte. Mereka menentukan bahwa dibutuhkan sekitar lima detik sebelum rotasi berubah, lebih lama dari banyak sistem kuantum lain yang tersedia untuk STM. Misalnya, kehidupan elektron dalam atom yang sama hanya sekitar 100 nanodetik.
Bacaan single-shot
Karena para peneliti dapat mengukur keadaan spin nuklir lebih cepat daripada membalikkan dan (kebanyakan) tanpa menyebabkan flip oleh pengukuran itu sendiri, mereka mencapai apa yang disebut 'pembacaan single-shot'. Ini membuka kemungkinan eksperimental yang menarik untuk mengendalikan rotasi nuklir.
Selain itu, kemajuan mendasar dalam pembacaan dan kontrol rotasi nuklir pada permukaan dapat, dalam jangka panjang, membantu dalam aplikasi seperti simulasi kuantum atau penginderaan kuantum pada skala atom. STOLTE: “Langkah pertama dalam perbatasan eksperimental baru mampu mengukurnya, dan itulah yang dapat kita lakukan untuk rotasi nuklir pada skala atom.”
Referensi: “Pembacaan single-shot dari putaran nuklir atom di permukaan” oleh Evert W. Stolte, Jinwon Lee, Hester G. Vennema, Rik Broekhoven, Esther Teng, Allard J. Katan, Lukas M. Veldman, Philip Willke dan Sander Otte, 21 Agustus, 2025, Komunikasi alami.
Dua: 10.1038/S41467-025-63232-5
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
NewsRoom.id
