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Erstes Atomtronic Radio sendet Materiewellen
Schwingkreise sind die Arbeitspferde vieler elektronischer Geräte. Insbesondere oszillierende Elektronen emittieren elektromagnetische Wellen, ein Mechanismus, der zu ein oder zwei Anwendungen geführt hat, auf die Leser möglicherweise gestoßen sind.
Jetzt haben Seth Caliga und Kumpel von der University of Colorado und dem National Institute for Standards and Technology in Boulder eine Version dieser Art von Schaltung gebaut, die mit Atomen statt mit Elektronen arbeitet.
Ihre atomtronische Schaltung erzeugt einen oszillierenden Atomstrom, der Materiewellen aussendet, in denen Atome Energie durch den Raum transportieren.
Das Herzstück ihres Geräts ist ein atomtronischer Transistor – eine optomagnetische Falle mit drei Kompartimenten, die ein Bose-Einstein-Kondensat aus fast auf den absoluten Nullpunkt abgekühlten Rubidiumatomen aufnehmen kann.
In Analogie zu elektronischen Transistoren nennen Caliga und Co diese Kompartimente Source, Gate und Drain (wobei das Gate zwischen Source und Drain liegt). Die optische Barriere zwischen den Kompartimenten verhindert, dass sich Atome frei zwischen ihnen bewegen können.
Caliga und Co initiieren ihren atomtronischen Transistor, indem sie das Source-Kompartiment mit Rubidiumatomen füllen. Dieser Vorgang ist wie das Aufladen eines Kondensators: Er erzeugt ein chemisches Potenzial, das Atome durch das Gerät schiebt, genauso wie das elektrische Potenzial Elektronen antreibt.
Dann senken sie die Barrieren, damit Atome in das Gate tunneln können. Natürlich können die Atome wieder zurücktunneln, was zur Schwingung führt.
Die Atome sind auch in der Lage, vom Gate zum Drain und aus dem Gerät zu tunneln. Dies ist die Materiewellenemission.
Um zu verhindern, dass die Atome wieder aus dem Drain zurücktunneln, zappen Caliga und Co diese Region mit einem Laserstrahl. Dies regt die Atome an und schickt die Materiewelle in den Weltraum. Aus diesem Grund ist das Gerät analog zu einem elektronischen Oszillator, der elektromagnetische Wellen in einem Radio erzeugt.
Zusammen sind dieser Laser und die Zufuhr von Rubidiumatomen in die Quelle wie eine Batterie, die das Gerät mit Strom versorgt.
Es gibt natürlich ein oder zwei Einschränkungen. Das Gerät hört auf zu arbeiten, wenn ihm die Atome ausgehen, eine Zahl, die durch die Anzahl der Atome in einem Bose-Einstein-Kondensat begrenzt ist, in diesem Fall einige Zehntausend.
Der einzige Weg, dies zu beheben, besteht darin, eine kontinuierliche Quelle dieser Atome zu erzeugen, was noch niemand herausgefunden hat. Aber Caliga und Co glauben, dass es ein Problem ist, das in naher Zukunft geknackt wird.
Darüber hinaus stellt sich die Frage, was mit einem solchen Gerät zu tun ist. Elektronische Oszillatoren (und mechanische wie Standuhren) sind das Herzstück einiger der größten Revolutionen in der Menschheitsgeschichte.
Ähnlich große Hoffnungen setzen Caliga und Co. in ihr Gerät: Der Materiewellenoszillator könnte ebenfalls eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung atombasierter Sensoren und vielleicht bei der Quanteninformationsverarbeitung spielen.
Wir werden warten, um zu sehen. In der Zwischenzeit können Sie im Kommentarbereich Vorschläge dazu machen, wie Matterwave-Oszillatoren unser Los verbessern könnten.
Ref: http:// arxiv.org/abs/1208.3109 : Ein Matterwave-Transistor-Oszillator