Логотип 

Начало Заявка на ремонт Цены за ремонт Форум Содержание Поиск Компрессорный Изобретение

Изобретение

ПРОДАЮ ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ. КУПИТЕ ЕГО ПРЯМО СЕЙЧАС

Классификация по МПК: F01N

Реферат: Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в тепловых двигателях. Холодильник выхлопных газов содержит размещенную вокруг выхлопной среды емкость с гелием, которая находится внутри установки по удержанию атомов с гелием, причем на последний воздействуют с помощью лазерного охлаждения. Выхлопная труба может быть расположена спирально внутри холодильника. Выхлопная труба может быть выполнена плоской. Изобретение позволяет понизить температуру холодильника теплового двигателя, тем самым повысить коэффициент полезного действия двигателя. 2 з.п. ф-лы.

RU 2 292 469 С2

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в тепловых
двигателях.
Известны различные конструкции холодильников для охлаждения выхлопных газов
двигателей.
Например, в а.с. СССР №1590579, МПК F 01 N 3/00, опубл. 1977, выхлопные газы
охлаждаются в холодильнике (теплообменнике) с помощью охлаждающей жидкости.
В известном устройстве утилизированная теплота выхлопных газов может быть
использована для обогрева кабины транспортного средства.
Известны методы, позволяющие с помощью лазерного света охлаждать газовые среды
о до температур порядка микрокельвина и удерживать холодные атомы, плавающие или
захваченные в различного рода «атомных ловушках».
Эти методы и средства описаны в статьях:
Латышев С.Очень холодные атомы. Наука и жизнь, №1 за 1998, с.22-23;
У.Д.ФИЛИПС. Лазерное охлаждение и пленение нейтральных атомов. УФН. 1999, т.168,
№3, с.305-323;
С.ЧУ. Управление нейтральными частицами УФН. 1999, т.169, №3, с.274-292
К.Н.КОЭН-ТАНУДЖИ. Управление атомами с помощью фотонов УФН. 1999, т.169, №3,
с.292-305;
Семенов А. «Атомный лазер», Наука и жизнь, №10, за 1997, с.155-156, и другие.
Известно, что коэффициент полезного действия теплового двигателя можно увеличить,
например, уменьшая температуру холодильника.
Задача изобретения - повысить коэффициент полезного действия теплового двигателя,
понижая температуру холодильника выхлопных газов с помощью методов лазерного
охлаждения.
Поставленная задача решается с помощью холодильника выхлопных газов теплового
двигателя, содержащего размещенную вокруг выхлопной трубы емкость с гелием, которая
находится внутри установки по удержанию атомов с гелием, причем на последний
воздействуют с помощью лазерного охлаждения.
Выхлопная труба может быть расположена спирально внутри холодильника. Выхлопная
труба может быть выполнена плоской, ширина которой меньше длины.
Осуществляется изобретение следующим образом.
На выходе из двигателя располагается холодильник, представляющий собой емкость с
гелием, которая находится внутри установки по удержанию атомов с гелием. На гелий
воздействуют с помощью методов лазерного охлаждения, охлаждая атом до температуры
0,0002 К.
Таким образом температура холодильника будет равна 0,0002 К.
Для лучшего охлаждения площадь трубы, по которой проходит выхлопной газ,
необходимо максимально увеличить, сделать это можно, удлинив трубу (по принципу
охлаждения в самогонном аппарате) или сделав трубу как можно тоньше или плоской (в
сечении труба представляет прямоугольник), у которой ширина гораздо меньше длины.
Кроме того, выхлопная труба может быть расположена спирально внутри холодильника.

 

 

 

 

О П И С А Н И Е И З О Б Р Е Т Е Н И Я


В соответствии с Международной патентной классификацией (7-я редакция) изобретение я бы отнёс к Разделу F МЕХАНИКА; ОСВЕЩЕНИЕ; ОТОПЛЕНИЕ; ДВИГАТЕЛИ.


1. Название изобретения


Холодильник выхлопных газов двигателя.

2. Область техники, к которой относится изобретение


Машиностроение, автомобилестроение, другие области техники, рассматривающие и использующие тепловые двигатели. Устройство повышает коэффициент полезного действия тепловых двигателей.


3. Уровень техники


Как следует из формулы коэффициента полезного действия теплового двигателя, его (коэффициент) можно увеличить либо повысив температуру (в этом направлении имеются успешные наработки в авиационных двигателях с КПД до 80÷90%), либо уменьшая температуру холодильника (именно в этом направлении и задумано данное изобретение), либо другим путём.

Сади Карно в труде «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» придумал идеальную тепловую машину с максимальным значением коэффициента полезного действия (КПД), равным отношению разности температуры нагревателя и температуры холодильника к температуре холодильника. Карно доказал, что любая реальная тепловая машина не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины. И лишь при температуре холодильника, равной абсолютному нулю, КПД достигнет единице или 100%. Этот труд показывает направление повышения КПД, но не указывает конкретного способа, как это сделать.

Стивен Чу из Стэндфордского университета, Уильям Филипс из Национального института стандартов и технологии США, Ллод Коэн Таннуджи из Высшей нормальной школы и Коллеж Де Франс в Париже получили за разработку методов лазерного охлаждения и удержания атомов Нобелевскую премию 1997 года в области физики. Парижским физикам удалось охладить атомы гелия до 0,0002 К (см. "Наука и жизнь" № 1, 1998 г.).

 

4. Раскрытие изобретения


Придумано множество холодильников для тепловых двигателей, но я ещё не видел никого, кто бы придумал использовать в этой области охлаждающий лазер. Методы лазерного охлаждения и удержания атомов позволяют охладить атомы гелия до 0,0002 К. Как видим, эта температура близка к температуре абсолютного нуля. Она является достижимой, и именно лазерные методы охлаждения я предлагаю использовать в холодильниках тепловых двигателей.

Известно, что для лазеров необходимо большое количество энергии. Кажется, что очень трудно разместить на каком-либо виде транспорта такой мощный источник энергии. Тем не менее, американцам удалось создать лазерную пушку, которая умещается на танке. Поэтому, если задаться целью, то можно создать холодильник для теплового двигателя с лазерным охлаждением и удержанием атомов, который разместиться на обычном средстве транспорта. А если взять турбины, ракеты, самолёты?

Таким образом, моё изобретение является новым способом использования лазерных методов охлаждения для понижения температуры холодильника (охлаждающего устройства) теплового двигателя, в частности, его можно использовать в двигателях внутреннего сгорания, с целью повышения коэффициента полезного действия теплового двигателя.

Теоретически он близок к 100%, но он пока не будет равен 100%, т.к. температура холодильника в данном случае не равна, а близка к нулю, а также вследствие того, что лазерный холодильник отработанного газа теплового двигателя тоже расходует энергию.

Приведу цитату из учебника по физике: «Человечеству нужны двигатели – устройства, способные совершать энергию. Большая часть двигателей на Земле – это тепловые двигатели, т.е. устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую. В двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах повышение температуры происходит при сгорании топлива внутри самого двигателя. Температуру Т1 называют температурой нагревателя. По мере совершения работы газ теряет энергию и неизбежно охлаждается до некоторой температуры Т2. Обычно температура Т2 несколько больше температуры окружающей среды. Её называют температурой холодильника. Холодильником является атмосфера или специальные устройства для охлаждения и конденсации отработанного пара – конденсаторы.» Данная цитата приведена для уточнения терминов, применяемых автором изобретения в данном описании.


5. Осуществление изобретения


Когда у меня на мопеде оторвался глушитель от двигателя, то я заметил, что мопед ездит гораздо быстрее, чем с глушителем. В глушителе, есть трубочка, которая снижает уровень шума, но эта трубочка приводит к тому, что газ задерживается в выхлопной трубе на некоторое время. Таким образом, температура в выхлопной трубе несколько выше температуры окружающей среды. Именно небольшая разница в температуре и привела к более быстрому движению мопеда. Теперь представьте, что будет, если разница увеличится на 270о С? Когда температура холодильника достигнет температуры, близкой к абсолютному нулю.

Привожу текстовое описание изобретения, поскольку не могу изобразить его с соблюдением всех ГОСТов графически.

На выходе из двигателя располагается холодильник. Вот его описание. На трубе, по которой идёт выхлопной газ из двигателя, вокруг неё находится ёмкость с гелием. Ёмкость с гелием находится внутри установки по удержанию атомов с гелием. На гелий воздействуют с помощью методов лазерного охлаждения, теоретически их охлаждая до до 0,0002 К. Таким образом, температура холодильника Т2 будет равна 0,0002 К. Понятно, что для лучшего охлаждения площадь трубы, по которой идёт выхлопной газ через холодильник, необходимо максимально увеличить. Сделать это можно, на мой взгляд, во-первых, удлинив длину трубы (принцип охлаждения в самогонном аппарате), во-вторых, сделав как можно тоньше трубу или более плоской (в сечении труба может быть в виде прямоугольника, у которого ширина будет гораздо меньше длины), в-третьих, можно сделать диаметр выхлопной трубы гораздо меньше объёма установки по удержанию атомов гелия, расположив выхлопную трубу спирально внутри холодильника.

В ежемесячном научно-популярном журнале «Химия и жизнь - XXI век» в январе 1998 года в статье «Нобелевские премии 1997 года», которую подготовил Л.Верховский, дано описание методов лазерного охлаждения и удержания атомов. Приведу цитату этой статьи, размещённую по постоянному адресу http://www.chem.msu.su/rus/journals/chemlife/win.html: «Награды удостоены Стивен Чу из Станфордского университета, Уильям Филлипс из Национального института стандартов и технологии США (штат Мэриленд), а также Ллод КоэнТаннуджи -из Высшей нормальной школы и Коллеж де Франс в Париже за разработку методов лазерного охлаждения и удерживания атомов. Уже более ста лет используют электрические и магнитные поля для управления движением электронов и ионов, но лишь недавно научились делать то же с нейтральными частицами (нейтронами, атомами). Мы знаем, что натертая шерстью стеклянная палочка поляризует незаряженные предметы, которые начинают втягиваться в область с большей напряженностью поля. В 1968 г. В.С.Летохов из Института спектроскопии АН СССР в Троицке предположил, что атомы могут быть поляризованы и пойманы в ловушку благодаря действию неоднородного поля, порождаемого лазерным излучением. Но чтобы осуществить такой захват, атомы необходимо предварительно сильно замедлить, то есть охладить примерно до 1 К, и это тоже можно делать лазером навстречу пучку атомов надо направить луч света с чуть меньшей частотой, чем они поглощают. Тогда из-за эффекта Доплера энергия фотонов сравняется с резонансной, атомы начнут поглощать фотоны и переизлучать их в произвольном направлении; поэтому импульс световых квантов будет передаваться атомам и они станут замедляться. Первый удачный эксперимент по торможению светом пучка атомов натрия был проведен В.С.Летоховым с сотрудниками в 1979 г. ("Письма в ЖЭТФ", т.29, N10). После этого лазерные методы манипулирования с атомами стали интенсивно развивать во всем мире но не у нас в стране, что, видимо, и привело в итоге к неутешительному для российских физиков решению Нобелевского комитета. Понятно, что по мере замедления атомов дальнейшее их охлаждение лучом затрудняется из-за рассогласования частот, поэтому Летохов предложил использовать перестраиваемый лазер. Филлипс же применил другой подход он стал сдвигать энергетические уровни атомов, помещая их в магнитное поле (эффект Зеемана). Кроме того, Филлипс успешно создавал «оптические кристаллы», когда атомы удерживались в местах концентрации световой энергии, возникших в пространстве при интерференции нескольких лазерных лучей (см. "Новости науки", 1994, N 1). Чу, работавший тогда в Белловских лабораториях АТ&Т, применил три пары лучей, ориентированных по трем пространственным осям, так что силы, тормозящие атомы, стали действовать на них со всех сторон. Это позволило охлаждать атомы не только направленного пучка, но и просто газа световая среда оказывалась для них как бы вязкой, поэтому такую систему назвали "оптической патокой". Парижские физики разрабатывали сложные ловушки, основанные на комбинациях нескольких тонких эффектов. В результате им удалось охладить атомы гелия до 0,0002 К. Быстрый прогресс этого научного направления уже привел к нескольким замечательным достижениям. Так, недавно достигли нового состояния материи - из сильно охлажденных атомов получили конденсат Бозе-Эйнштейна (см. "Новости науки", 1995, N 10-12), сконструировали атомные часы фантастической точности (1997, N 11). Световые ловушки можно использовать также для удержания антиматерии, для детального изучения взаимодействия между атомами, для сверхпрецизионных измерений спектральных характеристик и физических констант. Новые возможности открываются перед биологами, поскольку принципы захвата атомов применимы и к частицам микронных размеров, скажем, к шарикам из полистирола, которые можно присоединить к одиночным биомолекулам. Чу изучал таким способом мышечное сокращение на молекулярном уровне, упругие свойства ДНК, других биополимеров. Более того, если луч лазера направить прямо в оптический микроскоп, то удается не только наблюдать биообъект, но и с помощью света («оптического пинцета») перемещать его. Это уже проделали с живыми бактериями, а также с отдельными хромосомами и органеллами внутри живой клетки.»

Журнал "Открытые системы", #05-06, 2000 год // Издательство "Открытые системы" (www.osp.ru). Постоянный адрес статьи: http://www.osp.ru/os/2000/05-06/023.htm Процитирую немного Камиля Ахметовича Валиева (директора Физико-технологического института Российской академии наук, академика РАН): «…Другой подход основан на использовании ионных ловушек, или «подвешенных» в вакууме ионы. За изобретение ионных ловушек ученому Боннского университета Паулю в свое время была присуждена нобелевская премия. Еще одна нобелевская премия за изобретение методов лазерного охлаждения атомов в газе и ионов в ловушке досталась в прошлом году двум американцам и одному французу, что, кстати, вызвало резкую критику со стороны отечественных ученых, считающих, что приоритет в данной области принадлежит России. Эти ионные ловушки удалось «растянуть» и получить одномерный ионный кристалл, удерживаемый и в осевом, и в радиальном направлении внешними полями. У каждого иона кристалла берутся два уровня энергии — это один Q-бит; между собой эти ионы связаны через колебания внутри одномерного кристалла, который имеет набор резонансных частот. Больше всего экспериментов по квантовым вычислениям с использованием таких кристаллов предложили ученые Инсбрукского университета в Австрии, а осуществили их больше всего ученые из Лос-Аламосской лаборатории в США. И оказалось, что больших кристаллов не удается получить, на сегодняшний день получена цепочка из 30 ионов. Но дальнейший прогресс в увеличении числа ионов связывают с созданием трехмерной лазерной стоячей волны — трехмерной совокупности точек с минимумами потенциальной энергии для поляризованных атомов. Иными словами, это трехмерная решетка, которая уже хорошо изучена; изучена также и методология лазерного охлаждения, и поэтому сейчас стоит задача в каждый минимум «положить» атом, его охладить, чтобы он не «вылезал» оттуда, и начать с ним работать. Конечно, в этом направлении очень много работы, но само направление, безусловно, верное.»

В газете «АиФ Долгожитель» № 02 (14) от 23 января 2003 г. (издательский дом «Аргументы и факты») в рубрике «Новейшая история» в публикации «Нобелевская премия — взгляд со стороны» пишут: «… В 1997 году премию в области физики присудили американцам Уильяму Филлипсу и Стивену Чу, а также французу Клоду Коэн-Таннуджи за разработку методов лазерного охлаждения и удержания атомов...»

В архиве сайта "Известия науки" за 27 июля 2001 года (Портал создан при финансовой поддержке Министерства Российской Федерации по делам печати и телерадиовещания и информационном содействии издательства МАИК "Наука/Интерпериодика", свидетельство о регистрации СМИ МПТР РФ Эл N 77-6560, учредитель и издатель: ОАО"Редакция газеты "Известия"), размещённого в Интернете на странице http://www.inauka.ru/article32055.html, читаем статью Сергея Комарова: «ЛАЗЕРНАЯ ПАУТИНА. Физики из Троицка меряют время с помощью атомных фонтанов. Американские физики из Национального института стандартов и технологий создали устройство, которое можно использовать как самые точные часы в мире: за время существования Вселенной их показания изменились бы на одну секунду. Для этого ученые поймали в ловушку и затормозили лазерным лучом один-единственный ион ртути. Он и стал наиболее точным эталоном. Наши физики из Института спектроскопии РАН в Троицке научились останавливать атомы светом еще в 1979 году, а сейчас вплотную подошли к созданию атомной оптики. Символ цивилизации конца ХХ века - сияющие экраны телевизоров и мониторов. Это электронная оптика. Возможно, в XXI веке таким символом станут устройства, работающие на другом принципе - оптике атомных пучков. Так считает один из ее создателей доктор физико-математических наук Виктор БАЛЫКИН из Института спектроскопии РАН. Это научное направление, возглавляемое доктором физико-математических наук Владленом Летоховым, - естественное развитие результата, полученного в 1979 году. Тогда троицкие физики первыми в мире остановили пучок летящих атомов лучом лазера. Чтобы сделать атомный пучок, в сосуде испаряют кусочек металла и получают газ. Через дырку атомы металла вылетают из сосуда. Поскольку дырка очень маленькая, атомы летят почти параллельно друг другу, и получается узкий пучок. Беда в том, что скорость их весьма велика, сотни тысяч метров в секунду, поэтому работать с пучком трудно. Но если направить навстречу пучку луч лазера, атомы можно затормозить: они станут поглощать фотоны света, терять свою скорость и почти останавливаются. Потом такие заторможенные атомы запирают в ловушку, сделанную из электромагнитного поля и лучей еще нескольких лазеров. Получается небольшое светящееся облачко, которое рассасывается за несколько минут. Хотя наши физики затормозили атомы еще в 1979 году, Нобелевскую премию за разработку методов лазерного охлаждения и удержания атомов дали только в 1997 году двум американцам и одному французу. Замедленные пучки могут послужить для добрых дел. Прежде всего для изготовления микросхем нового поколения, элементы которых в тысячу раз меньше, чем применяемые в нынешней оптической технологии. В далекое будущее устремлен проект квантового компьютера. Для его создания нужно уметь манипулировать с отдельными атомами или ионами, а чтобы это можно было сделать, их следует затормозить и рассадить по ловушкам. Ну а самое очевидное применение - наиболее точный эталон времени. Время, а точнее частоты перехода электронов в атоме, - это единственное, что человек может измерить наиболее точно. Измерение подавляющего большинства других величин так или иначе связано с измерением времени. Поэтому чем лучше эталон времени, тем точнее будут результаты измерения, например, оборотов финансового рынка или расстояний в космосе. Нетрудно подсчитать, что без эталона времени, дающего ошибку в одну секунду за миллиарды лет, нельзя измерить расстояние до Марса с точностью до одного метра. Сейчас самые точные часы сделаны на основе атомов цезия. Устроены они так: пучок атомов цезия облучают радиоволнами микронного диапазона и находят резонансную частоту, когда излучение начинает поглощаться. Эта частота и служит сейчас квантовым эталоном времени: за одну секунду происходит 9 192 631 770 колебаний возбужденного атома. По этой частоте потом градуируют всевозможные измерительные приборы. Но точно измерить основу эталона - колебания атомов не удается. Дело в том, что атомы слегка различаются, например, скоростью своего движения. Результаты измерения усредняются по их разнообразию, и возникает ошибка измерения. В 1995 году она составляла одну секунду за 15 миллионов лет. Западные физики в создании точного эталона пошли другим путем. Они используют ионы. Дело в том, что эти частицы, в отличие от атомов, обладают зарядом, поэтому сконструировать для них надежную ловушку значительно проще. У одного из авторов ловушек для ионов, нобелевского лауреата 1989 года Г. Демельта, отдельные ионы и электроны жили в ловушках месяцами. Ученый так любил своих пленников, что давал им имена. Но при работе с ионами есть и неудобство - заряженные частицы взаимодействуют друг с другом. Поэтому в качестве эталона времени годится только один-единственный ион. Например, в 1997 году британские физики попытались сделать эталон из отдельного пойманного в ловушку иона иттербия. Теперь американцы справились с более тяжелым элементом, ртутью. С ним точность измерений будет больше. А наши физики продолжают укрощать атомные пучки: создают лазерные и электромагнитные линзы, диафрагмы, ловушки и прочие устройства управления этими многообещающими объектами.»

В белорусской газете "Компьютерные Вести" №34, 2001 год (издается с июля 1994 года, регистрационное свидетельство № 306, тираж 11310 экз., адрес редакции Минск, ул. Мельникайте, 2, 710; почтовый адрес 220004, Минск, а/я 257) в рубрике «Кто есть кто» в статье «Человек, который пленил атомы» Сергей САНЬКО приводит перевод первоисточника Phillips, W. D. and Metcalf, H.J. Cooling and Trapping of Atoms // Scientific American, March 1987, p. 36.: «В 1997 году Нобелевская премия по физике была присуждена д-ру Уильяму Д. Филлипсу (William D. Phillips), сотруднику Национального института стандартов и технологии (NIST) США, за разработку методов лазерного охлаждения и удержания атомов. Вместе с ним этой высокой для физиков награды были удостоены Стивен Чу (Steven Chu) из Стэнфордского университета США и Клод Коэн-Таннуджи (Claude Cohen-Tannoudji) из Коллеж де Франс. Родился Уильям Дэниэл Филлипс 5 ноября 1948 года в небольшом городке Уилкс-Бэррэ, штат Пенсильвания. Еще в школьные годы, как он вспоминает в своей автобиографии, "заболел" экспериментаторством: устроил в подвале дома лабораторию, где проводил химические и электрические опыты, в том числе с углеродной дугой, чем немало досаждал своим терпеливым родителям. Успешно закончив колледж, Билл решает связать свою судьбу с экспериментальной физикой и поступает в Массачусетский институт технологии - знаменитый MIT. Здесь он попадает в группу Дэна Клеппнера (Dan Kleppner), которая занималась изучением водородных мазеров и в которой царил дух товарищества и вдохновенной увлеченности своим делом. Филлипс навсегда запомнил максиму Клеппнера о том, что наилучшей наградой за работу бывает то, что она становится хобби. И, уже будучи Нобелевским лауреатом, сам не раз повторял ее. А потому, проработав двадцать лет "на одном месте" в NIST, не собирается поменять его на более выгодное в финансовом отношении. Там же, в MIT, в 1976 году Филлипс защищает докторскую диссертацию, посвященную измерению магнитного момента протона в молекуле H2O и изучению столкновений возбужденных лазерным излучением атомов. Через два года, в 1978, Филлипс переходит на работу в Национальное бюро стандартов (тогдашнее название NIST). Здесь он возглавляет группу по изучению охлаждения атомарных газов лазерным излучением. Это явление стало активно изучаться в различных лабораториях мира, начиная с середины 70-х. Суть охлаждения простая - торможение атомов в силу закона сохранения импульса. Впервые идея лазерного торможения была высказана в 1975 году Т. Хэншем и А. Шавловым и заключалась в том, чтобы атомарные газы при комнатной температуре (когда скорость атомов может достигать 500 м/с и более) облучать со всех сторон лазерным излучением с частотой меньшей, чем частота поглощения атома. Однако такая схема охлаждения имела порог, связанный с резонансным поглощением фотонов атомом вследствие доплеровского эффекта. Он был назван доплеровским пределом и теоретически обоснован в 1977 году российскими физиками В. С. Летоховым, В. Г. Миногиным и Б. Д. Павликом. Так, для атомов натрия предел охлаждения мог быть порядка 240 мкК (микро-Кельвинов). Но охладить атомы натрия до теоретического предела удалось только в середине 80-х группе Стивена Чу в лаборатории Bell. Предварительно приторможенный пучок атомов направлялся в зону охлаждения, образованную шестью попарно встречными лазерными пучками. В этой зоне атомы двигались уже со скоростями порядка 20-30 см/с и образовывали небольшое светящееся облачко из сотни атомов. Поскольку движение атомов в зоне торможения напоминало их движение в густой вязкой жидкости, то его назвали плаванием в "оптической патоке" (optical molasses). Однако эффект был скоротечным: гравитационное притяжение разрушало его в течение примерно 1 с. Решение и было предложено У. Филлипсом. Еще с начала 80-х годов его группа изучала возможность торможения и удержания атомов с использованием магнитных ловушек, которые получили название "зеемановских замедлителей", поскольку в них использовался известный эффект расщепления энергетических уровней атомов в магнитном поле (эффект Зеемана). Расстояние между уровнями было минимальным в точке с минимальной индукцией поля. При такой схеме атомы перемещались в зону с минимумом индукции. И экспериментальный результат оказался фантастическим. В 1982 г. Филлипсу удалось охладить атомный пучок до температуры, во много раз меньшей теоретического допплеровского предела, а именно - до 0,07 К.

Скомбинировав метод охлаждения атомов в "оптической патоке" Чу и свой метод захвата атомов магнитным полем, Филлипс в 1987 г. создал устройство, в котором гравитационное притяжение атомов к Земле компенсировалось градиентным магнитным полем. Оно получило название магнито-оптической ловушки (MOT - Magneto-Optical Trap). Такая ловушка удерживала самые холодные атомы и позволяла производить измерения на небольших ансамблях атомов. В 1988 г. Филлипс показал, что температура ансамбля атомов натрия может быть понижена до 40 мкК, т.е. в шесть раз ниже допплеровского предела. В 1989 К. Коэн-Таннуджи дал теоретическое объяснение столь необычному результату. Это был тот редкий, нарушающий закон Морфи, случай, когда экспериментальный результат далеко опередил теоретические разработки. Тем не менее, допплеровский предел был уверенно преодолен. В это же время выяснились новые ограничения на дальнейшее охлаждение атомов, связанные с возрастанием скорости отдачи сверххолодных атомов при испускании ими фотонов. "Предел отдачи" (recoil limit) для натрия составил 2,4 мкК, для цезия - 1,2 мкК. Свои методы преодоления этого предела разработали группы Филлипса, Чу и Коэна-Таннуджи. В результате были достигнуты невероятные температуры: 0,18 мкК (2 см/с) для атомов гелия, 0,1 мкК для атомов натрия, т.е. эксперименты вышли в область нанотемператур. Поведение материи при столь низких температурах имело ряд удивительных особенностей, в частности, реализовывалась так называемая конденсация Бозе-Эйнштейна атомарных газов, т.е. переход ансамбля атомов в одно энергетическое состояние. Использование "плененных" атомов позволило Филлипсу достигнуть немыслимой ранее точности в измерении времени и, соотвественно, в калибровке атомных часов. Погрешность измерения составляла всего 1 с за 20 миллионов лет. Это был новый стандарт. Так Филлипсу удалось совместить свое хобби с обязанностями сотрудника Национального института стандартов и технологии. Метод охлаждения и захвата атомов Филлипса-Чу-Коэна-Таннуджи, по сути дела, дал в руки экспериментаторов уникальный инструмент манипулирования отдельными атомами и молекулами. Приложения предложенных методик необозримы. Это создание и атомного интерферометра, и атомного лазера, и, наконец, разработка компонентов будущих квантовых компьютеров. Именно над решением последней проблемы работают в настоящее время три группы исследователей в NIST, одну из которых возглавляет Нобелевский лауреат 1997 года Уильям Филлипс.»

В приложении к Постановлению Президиума СО РАН № 98 от 9.03.2006 г. говорится о том, что в рамках программы «Квантовая макрофизика» проектом «Исследование методов лазерного охлаждения и диагностики ультра холодных атомов и ионов» будет заниматься координатор проекта к.ф.-м.н. Гончаров Н.А. (ИЛФ). Постоянный адрес в Интернете: http://www-sbras.nsc.ru/win/anonses/1361.html

 

 

Оформить заявку можно ЗДЕСЬ или заполнить форму: "Почему нет?"  Позвоните по телефону 8 902 44 0000 6 или +7 902 44 0000 6 прямо сейчас! Компрессорный, Октябрьский район,  Екатеринбург

WhatsApp и Viber +79506554098

Интернет-телефон Skype контакт: o2133790

Вверху в прямоугольничке СОДЕРЖАНИЕ.

Услуги в левом прямоугольничке.

Ваш просмотр странички закончился, мне хотелось бы извлечь урок на будущее. Скажите, мне, пожалуйста, в чём я не смог Вас убедить? Что я сделал неправильно? Как сделать лучше? Вы можете отправить мне личное сообщение xrom1@mail.ru 

Начало ]

Какие у Вас проблемы с компьютером? 8 902 44 0000 6 Наш компьютерщик пришёл, починит всё и ушёл.  Дата изменения: 21.08.2017