Amerika uzbūvēs pasaulē pirmo kvantu rentgena mikroskopu, izmantojot kvantu sapīšanos

Brookhaven National Laboratory pētnieku grupa ir izstrādājusi pilnīgi jaunu rentgena mikroskopu, kurš savā darbā izmanto kvantu pasauli, lai veidotu biomolekulu "spoku attēlus" augstu atļauju. Par to es gribu jums tagad pastāstīt.

Kāda ir jaunā rentgena mikroskopa būtība

Bez šaubām, klasiskie rentgena mikroskopi ir ļoti noderīgas vienības, kas ļauj apskatīt dažādus paraugus ar visaugstāko izšķirtspēju. Bet ir viena īpatnība: darba procesā izmantotais starojums var vienkārši iznīcināt jutīgus paraugus, piemēram, vīrusus, baktērijas vai dažas šūnas.

Protams, jūs varat samazināt starojuma intensitāti līdz pieņemamam līmenim, un šūnas paliks neskartas, taču lielā mērā tiks ietekmēta attēla skaidrība.

Brukhavenas nacionālās laboratorijas (ASV) inženieri ir atraduši veidu, kā samazināt starojuma intensitāti, vienlaikus saglabājot vislielāko skaidrību.

Tam tika nolemts izmantot kvantu pasaules dīvainības - kvantu sapīšanos.

Tātad klasiskajā rentgena mikroskopā fotonu stars šķērso pētāmo paraugu, un pēc tam detektors to savāc otrā pusē.

Jaunā mikroskopā ar izmantoto kvantu pastiprinājumu rentgenstars tiek sadalīts divās pusēs. Šajā gadījumā tikai viena puse iziet caur pētāmo paraugu, taču, lai cik dīvaini tas neizklausītos, mērījumos ir iesaistītas abas puses.

Kvantu sapīšanās darbībā

Jautājums ir diezgan loģisks: kā tas kļuva iespējams? Un tas viss pateicoties tādam vēl līdz galam neizpētītam fenomenam kā kvantu sapīšanās. Tas ir, divas daļiņas var būt tik savstarpēji saistītas, ka vienas izmaiņas novedīs pie acumirklīgas izmaiņas citā daļiņā un tajā pašā laikā nav pilnīgi svarīgi, kādā attālumā starp daļiņām Šis brīdis.

Tas nozīmē, ka informācijas apmaiņa starp daļiņām notiek ar ātrumu, kas ievērojami pārsniedz gaismas ātrumu.

Tātad mūsu jaunā rentgena mikroskopa gadījumā sadalītājs rada sapinušos fotonu pārus. Šajā gadījumā viens no tiem tiek izlaists caur paraugu un nosūta informāciju detektoram saskaņā ar parasto shēmu.

Bet brīdī, kad mainās pirmais fotons, otrajā fotonā notiek tādas pašas izmaiņas, kas nekādā veidā nav mijiedarbojušās ar pētāmo materiālu. Tad, kad otrais fotons nokļūst detektorā, no tā tiek ņemta papildu informācija un tādējādi tiek izveidots skaidrs pētāmā objekta attēls.

Lai gan no pirmā acu uzmetiena tas šķiet neloģiski, taču precīzu matemātisko aprēķinu dēļ zinātniekiem izdodas apvienot informāciju no diviem stariem.

Šo procesu sauc par spoku attēlu un līdz brīdim, kad jaunā attīstība bija iespējama tikai ar fotoniem redzamās gaismas spektrā.

Jaunais mikroskops būs pirmais pasaulē, kurš šo tehnoloģiju pielāgos rentgena stariem. Tādējādi, ļaujot iegūt attēlus, paraugu izmērs, kas ir mazāks par 10 nanometriem, un testa paraugi paliek neskarti.

Rentgena mikroskopa pamatā būs Nacionālais sinhronais gaismas avots II (NSLS-II). Un, ja viss notiek pēc plāna, pirmos attēlus var detalizēti izpētīt jau 2023. gadā.

Ja jums patika materiāls, tad ielieciet īkšķus un abonējiet. Paldies par jūsu uzmanību!