America va construi primul microscop cuantic cu raze X din lume utilizând încurcarea cuantică

O echipă de cercetători de la Laboratorul Național Brookhaven a dezvoltat un microscop cu raze X complet nou, care în lucrarea sa folosește lumea cuantică pentru a forma „imagini fantomă” ale biomoleculelor în mare permisiune. Despre asta vreau să vă spun acum.

Care este esența noului microscop cu raze X.

Fără îndoială, microscoapele clasice cu raze X sunt unități foarte utile care vă permit să vizualizați diverse probe cu cea mai mare rezoluție. Dar există o particularitate: radiația utilizată în procesul de lucru poate distruge pur și simplu probe sensibile, cum ar fi viruși, bacterii sau unele celule.

Desigur, puteți reduce intensitatea radiației la un nivel acceptabil, iar celulele vor rămâne intacte, dar claritatea imaginii va fi foarte afectată.

Inginerii de la Brookhaven National Laboratory (SUA) au găsit o modalitate de a reduce intensitatea radiației, menținând în același timp claritatea maximă.

Pentru a face acest lucru, sa decis să se utilizeze ciudățenii lumii cuantice - încurcarea cuantică.

Deci, într-un microscop cu raze X clasic, un fascicul de fotoni trece prin proba studiată și apoi este colectat de detectorul de pe cealaltă parte.

Și într-un nou microscop cu amplificare cuantică folosită, fasciculul de raze X este împărțit în două jumătăți. În acest caz, doar o jumătate trece prin eșantionul studiat, dar oricât de ciudat ar suna, ambele jumătăți sunt implicate în măsurători.

Implicarea cuantică în acțiune

Întrebarea este destul de logică: Cum a devenit posibil acest lucru? Și toate datorită unui astfel de fenomen care nu a fost încă pe deplin înțeles ca încurcarea cuantică. Adică, două particule pot fi atât de împletite între ele încât o schimbare într-una va duce la schimbarea instantanee a unei alte particule și, în același timp, nu contează deloc la ce distanță există particule acest moment.

Aceasta înseamnă că schimbul de informații între particule are loc cu o viteză care depășește semnificativ viteza luminii.

Deci, în cazul noului nostru microscop cu raze X, separatorul produce perechi de fotoni încurcați. În acest caz, unul dintre ele este trecut prin eșantion și transmite informații detectorului conform schemei obișnuite.

Dar în momentul în care primul foton se schimbă, aceleași schimbări au loc și în al doilea foton, care nu a interacționat în niciun fel cu materialul studiat. Apoi, când cel de-al doilea foton lovește detectorul său, sunt preluate informații suplimentare din acesta și astfel se creează o imagine clară a obiectului în studiu.

Deși la prima vedere pare ilogic, dar datorită calculelor matematice precise, oamenii de știință reușesc să combine informații din două raze.

Acest proces se numește imaginea fantomelor și, înainte de noua dezvoltare, era posibilă numai cu fotoni din spectrul luminii vizibile.

Noul microscop va fi primul din lume care va adapta această tehnologie la razele X. Astfel, făcând posibilă obținerea de imagini, dimensiunea probelor, care sunt mai mici de 10 nanometri, în timp ce probele de testare rămân intacte.

Microscopul cu raze X se va baza pe sursa de lumină sincronă națională II (NSLS-II). Și dacă totul merge conform planului, primele imagini pot fi examinate în detaliu încă din 2023.

Dacă ți-a plăcut materialul, atunci ridică degetele mari și abonează-te. Vă mulțumim pentru atenție!