Amerika vil bygge verdens første kvante-røntgenmikroskop ved hjælp af kvanteindvikling

Et forskergruppe fra Brookhaven National Laboratory har udviklet et helt nyt røntgenmikroskop, som i sit arbejde bruger kvanteverdenen til at danne "spøgelsesbilleder" af biomolekyler i højden tilladelse. Det er det, jeg vil fortælle dig om nu.

Hvad er essensen af ​​det nye røntgenmikroskop

Uden tvivl er klassiske røntgenmikroskoper meget nyttige enheder, der giver dig mulighed for at se forskellige prøver med den højeste opløsning. Men der er én ejendommelighed: den stråling, der bruges i arbejdsprocessen, kan simpelthen ødelægge følsomme prøver, såsom vira, bakterier eller nogle celler.

Selvfølgelig kan du reducere strålingsintensiteten til et acceptabelt niveau, og cellerne forbliver intakte, men billedets klarhed vil blive stærkt påvirket.

Ingeniører ved Brookhaven National Laboratory (USA) har fundet en måde at reducere strålingsintensiteten på, samtidig med at de holder den største klarhed.

Til dette blev det besluttet at bruge kvanteverdenens særheder - kvanteindvikling.

Så i et klassisk røntgenmikroskop passerer en stråle af fotoner gennem prøven, der undersøges, og opsamles derefter af detektoren på den anden side.

Og i et nyt mikroskop med brugt kvanteforstærkning opdeles røntgenstrålen i to halvdele. I dette tilfælde passerer kun den ene halvdel gennem den undersøgte prøve, men underligt som det måske lyder, er begge halvdele involveret i målingerne.

Kvanteindvikling i aktion

Spørgsmålet er ret logisk: Hvordan blev det muligt? Og alt takket være et sådant endnu ikke fuldt forstået fænomen som kvanteindvikling. Det vil sige, to partikler kan være så sammenflettet med hinanden, at en ændring i en vil føre til øjeblikkelig ændring i en anden partikel, og på samme tid betyder det slet ikke noget, hvilken afstand mellem partikler i dette øjeblik.

Dette betyder, at udvekslingen af ​​information mellem partikler sker med en hastighed, der væsentligt overstiger lysets hastighed.

Så i tilfælde af vores nye røntgenmikroskop producerer splitteren par sammenfiltrede fotoner. I dette tilfælde føres en af ​​dem gennem prøven og transmitterer information til detektoren i henhold til det sædvanlige skema.

Men i det øjeblik den første foton ændrer sig, sker de samme ændringer i den anden foton, som på ingen måde interagerede med det undersøgte materiale. Derefter, når den anden foton rammer dens detektor, hentes der yderligere information fra den, og der oprettes således et klart billede af objektet, der undersøges.

Selvom det ved første øjekast virker ulogisk, men på grund af præcise matematiske beregninger formår forskere at kombinere information fra to stråler.

Denne proces kaldes ghost imaging, og før den nye udvikling var det kun muligt med fotoner i det synlige lysspektrum.

Det nye mikroskop vil være det første i verden til at tilpasse denne teknologi til røntgenstråler. Således gør det muligt at opnå billeder, størrelsen af ​​prøverne, som er mindre end 10 nanometer, mens testprøverne forbliver intakte.

Røntgenmikroskopet er baseret på National Synchronous Light Source II (NSLS-II). Og hvis alt går efter planen, kan de første billeder undersøges detaljeret allerede i 2023.

Hvis du kunne lide materialet, så læg tommelfingrene op og abonner. Tak for din opmærksomhed!