Diamante giratorio. Una pequeña losa de diamante está montada en un eje del motor que puede girar a 200, 000 rpm. El sondeo de un solo giro cuántico dentro del cristal reveló la influencia de la rotación en el giro. Crédito:A. Wood / Univ. de Melbourne
Un equipo de investigadores de la Universidad de Melbourne ha logrado medir un solo giro cuántico en un objeto que gira rápidamente por primera vez. En su artículo publicado en la revista Cartas de revisión física , el grupo describe cómo llevaron a cabo la difícil hazaña y las formas en que se podrían aplicar sus hallazgos.
En física, El giro se define como el momento angular intrínseco cuantificado de una partícula; no está relacionado con el giro físico de la partícula. Pero en trabajos anteriores, Los físicos han teorizado que hacer girar físicamente una partícula debería forzar un cambio en su estado de giro. En este nuevo esfuerzo, los investigadores han demostrado esa teoría mediante la realización de un experimento complicado.
Probar si el giro de una partícula cambia su giro requirió superar dos obstáculos importantes:cómo asegurarse de que cualquier cambio en el giro se deba a que la partícula está girando frente a otros factores ambientales, y cómo medir el giro de una partícula que está girando físicamente.
El ejercicio consistió primero en montar una fina rodaja de un tipo especial de diamante con vacantes de nitrógeno (NV) a una base que se podía hacer girar a 200, 000 rpm. Los NV son instancias de átomos de nitrógeno dentro de la red de carbono adyacente a una vacante. En esos casos, un átomo se deja sin aparear, lo que significa que interactúa con otros átomos a su alrededor, lo que resulta en un giro aislado. Con el diamante de prueba los NV eran escasos, lo que permite probar el estado de giro de forma aislada.
Para estudiar una NV particular a medida que se hizo girar, Los investigadores aplicaron diferentes tipos de luz:un pulso de luz verde puso el giro en un estado de menor energía y luego se disparó un pulso de microondas a la partícula. Midiendo la fluorescencia emitida, el equipo pudo confirmar que el giro había cambiado debido a la rotación del diamante, demostrando que la teoría es correcta.
Los científicos han estado esperando que se pruebe la teoría, porque el fenómeno podría conducir al desarrollo de dispositivos para detectar la rotación a muy pequeña escala, como en células o fluidos biológicos.
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