Mae gwyddonwyr yn defnyddio laser i oeri ardal fach o ffilm i sero absoliwt ar gyfer synwyryddion hynod sensitif

Yn ddiweddar, cyhoeddodd ymchwilwyr ym Mhrifysgol Basel ddatblygiad llwyddiannus dull newydd a all oeri ardaloedd bach o ffilm i dymheredd yn agos iawn at sero absoliwt (llai 273.15 gradd Celsius) gan ddefnyddio laser yn unig. Mae'n bosibl y bydd y ffilm hon sydd wedi'i hoeri'n fawr, yn ôl yr adroddiad, yn cael ei defnyddio yn y dyfodol ar gyfer synwyryddion hynod sensitif.
Lluniodd y seryddwr Almaeneg Johannes Kepler y syniad o hwylio solar 400 mlynedd yn ôl, sef llong ofod sy'n defnyddio pwysau ysgafn golau'r haul ar gyfer llywio cosmig ac y gellir ei defnyddio i ganiatáu i longau lywio trwy'r gofod. Credai pan adlewyrchir golau gan wrthrych, fod grym yn cael ei roi. Defnyddiodd y ddamcaniaeth hon hefyd i egluro pam mae cynffonnau comedau yn pwyntio oddi wrth yr haul.
Arweiniwyd y tîm gan Dr. Philipp Treutlein a Dr Patrick Potts. Cyhoeddwyd eu canfyddiadau yn ddiweddar yn y cyfnodolyn gwyddonol Physical Review X.
Dim adborth mesur
Heddiw, mae atomau a gronynnau eraill yn cael eu harafu a'u hoeri gan ddefnyddio pŵer golau. Fel arfer mae angen offeryn soffistigedig at y diben hwn. Yr hyn sy'n arbennig am ddull y tîm uchod yw eu bod yn cyflawni'r effaith oeri hon heb wneud unrhyw fesuriadau.
Yn ôl deddfau mecaneg cwantwm, mae dolenni adborth yn aml yn gofyn am brosesau mesur a all arwain at newidiadau mewn cyflyrau cwantwm ac felly achosi aflonyddwch. Er mwyn atal hyn, creodd yr ymchwilwyr ym Mhrifysgol Basel system o'r enw "dolen adborth gydlynol" lle mae'r laser yn gweithredu fel synhwyrydd a damper.
Cyflawnwyd hyn trwy atal ac oeri dirgryniadau thermol ffilm silicon nitrad tua hanner milimetr o faint. Yn eu harbrofion, anelodd yr ymchwilwyr y pelydr laser at y ffilm a bwydo'r golau a adlewyrchwyd o'r ffilm i gebl ffibr optig. Yn ystod y llawdriniaeth hon, cynhyrchodd dirgryniad y bilen newidiadau bach yng nghyfnod osciliad y golau adlewyrchiedig.
Yna defnyddiwyd y wybodaeth am gyflwr mudiant uniongyrchol y bilen a gynhwyswyd yn y cyfnod osciliad, gydag oedi, i gymhwyso'r swm cywir o rym i'r bilen ar hyn o bryd gan ddefnyddio'r un laser. Defnyddiodd yr ymchwilwyr gebl ffibr optig 30- metr o hyd i gyflawni oedi gorau posibl o tua 100 nanoseconds.
Yn agosáu at sero absoliwt
Oeriodd yr ymchwilydd ôl-ddoethurol a'i gydweithwyr ym Mhrifysgol Basel yn y Swistir y bilen i 480 microKelvin, neu lai na milfed ran o radd uwchlaw sero absoliwt.
Yn y cam nesaf byddant yn mireinio'r arbrawf i ddod â'r bilen i'w chyflwr daear mecanyddol cwantwm osgiliadol - y tymheredd isaf y gellir ei gyrraedd. Dylai fod yn bosibl creu cyflyrau gwasgu fel y'u gelwir yn y bilen.
Mae cyflyrau o'r fath o ddiddordeb arbennig ar gyfer strwythurau synhwyrydd oherwydd eu gallu i wella cywirdeb mesur. Yn y dyfodol, bydd microsgopeg grym atomig ar gyfer sganio arwynebau ar gydraniad nanomedr yn gymhwysiad posibl ar gyfer synwyryddion o'r fath.