Amerika postaví první kvantový rentgenový mikroskop na světě pomocí kvantového zapletení

Výzkumný tým z Brookhaven National Laboratory vyvinul zcela nový rentgenový mikroskop, který ve své práci využívá kvantový svět k tvorbě „duchovních obrazů“ biomolekul ve vysokém povolení. O tom vám teď chci říct.

Co je podstatou nového rentgenového mikroskopu

Bezpochyby jsou klasické rentgenové mikroskopy velmi užitečné jednotky, které vám umožňují prohlížet různé vzorky s nejvyšším rozlišením. Existuje však jedna zvláštnost: záření používané při práci může jednoduše zničit citlivé vzorky, jako jsou viry, bakterie nebo některé buňky.

Samozřejmě můžete snížit intenzitu záření na přijatelnou úroveň a buňky zůstanou neporušené, ale jasnost obrazu bude značně ovlivněna.

Inženýři v Brookhaven National Laboratory (USA) našli způsob, jak snížit intenzitu záření při zachování maximální jasnosti.

K tomu bylo rozhodnuto použít vtipy kvantového světa - kvantové zapletení.

V klasickém rentgenovém mikroskopu tedy paprsek fotonů prochází studovaným vzorkem a poté je sbírán detektorem na druhé straně.

A v novém mikroskopu s použitou kvantovou amplifikací je rentgenový paprsek rozdělen na dvě poloviny. V tomto případě prochází studovaným vzorkem pouze jedna polovina, ale jakkoli to může znít divně, do měření jsou zapojeny obě poloviny.

Kvantové zapletení do akce

Otázka je zcela logická: Jak se to stalo možné? A to vše díky takovému dosud ne zcela pochopenému jevu, jako je kvantové zapletení. To znamená, že dvě částice mohou být navzájem tak propletené, že změna v jedné povede k okamžitá změna v jiné částice a zároveň vůbec nezáleží na tom, v jaké vzdálenosti mezi částicemi je tento moment.

To znamená, že ke výměně informací mezi částicemi dochází rychlostí, která významně převyšuje rychlost světla.

Takže v případě našeho nového rentgenového mikroskopu rozdělovač produkuje páry zapletených fotonů. V tomto případě jeden z nich prochází vzorkem a přenáší informace do detektoru podle obvyklého schématu.

Ale v okamžiku, kdy se změní první foton, dojde ke stejným změnám i ve druhém fotonu, který v žádném případě neinteragoval se studovaným materiálem. Poté, když druhý foton zasáhne svůj detektor, jsou z něj odebrány další informace a tím je vytvořen jasný obraz studovaného objektu.

I když to na první pohled vypadá nelogicky, ale díky přesným matematickým výpočtům se vědcům podaří spojit informace ze dvou paprsků.

Tento proces se nazývá zobrazení duchů a před novým vývojem bylo možné pouze fotony ve spektru viditelného světla.

Nový mikroskop bude první na světě, který tuto technologii přizpůsobí rentgenovým paprskům. Díky tomu je možné získat obrazy, velikost vzorků je menší než 10 nanometrů a testovací vzorky zůstávají nedotčené.

Rentgenový mikroskop bude založen na národním synchronním světelném zdroji II (NSLS-II). A pokud vše půjde podle plánu, první snímky lze podrobně prozkoumat již v roce 2023.

Pokud se vám materiál líbil, zvedněte palce a přihlaste se. Děkuji za pozornost!