Америка ще изгради първия в света квантов рентгенов микроскоп, използвайки квантово заплитане

Изследователски екип от Националната лаборатория Брукхейвън разработи изцяло нов рентгенов микроскоп, който в своята работа използва квантовия свят, за да формира „призрачни образи“ на биомолекули във висока разрешение. За това искам да ви разкажа сега.

Каква е същността на новия рентгенов микроскоп

Без съмнение класическите рентгенови микроскопи са много полезни единици, които ви позволяват да видите различни проби с най-висока разделителна способност. Но има една особеност: радиацията, използвана в процеса на работа, може просто да унищожи чувствителни проби, като вируси, бактерии или някои клетки.

Разбира се, можете да намалите интензивността на лъчението до приемливо ниво и клетките ще останат непокътнати, но яснотата на изображението ще бъде силно засегната.

Инженерите от Националната лаборатория Брукхейвън (САЩ) са намерили начин да намалят интензивността на лъчението, като същевременно запазят максимална яснота.

За това беше решено да се използват странностите на квантовия свят - квантовото заплитане.

Така че в класически рентгенов микроскоп лъч от фотони преминава през изследваната проба и след това се събира от детектора от другата страна.

И в нов микроскоп с използвано квантово усилване, рентгеновият лъч е разделен на две половини. В този случай само една половина преминава през изследваната проба, но колкото и странно да звучи, и двете половини участват в измерванията.

Квантово заплитане в действие

Въпросът е съвсем логичен: Как стана възможно това? И всичко това благодарение на такъв все още не напълно разбран феномен като квантовото заплитане. Тоест две частици могат да бъдат толкова преплетени една с друга, че промяна в едната ще доведе до моментна промяна в друга частица и в същото време изобщо няма значение на какво разстояние между частиците в този момент.

Това означава, че обменът на информация между частиците става със скорост, която значително надвишава скоростта на светлината.

Така че в случая с нашия нов рентгенов микроскоп сплитерът произвежда двойки заплетени фотони. В този случай един от тях се прекарва през пробата и предава информация на детектора по обичайната схема.

Но в момента, в който се промени първият фотон, същите промени се случват и във втория фотон, който по никакъв начин не взаимодейства с изследвания материал. След това, когато вторият фотон удари своя детектор, от него се взема допълнителна информация и по този начин се създава ясен образ на изследвания обект.

Макар на пръв поглед да изглежда нелогично, но поради прецизни математически изчисления учените успяват да комбинират информация от два лъча.

Този процес се нарича изображение на призрак и преди новата разработка е бил възможен само с фотони в спектъра на видимата светлина.

Новият микроскоп ще бъде първият в света, който адаптира тази технология към рентгеновите лъчи. По този начин, което прави възможно получаването на изображения, размерът на пробите, който е по-малък от 10 нанометра, докато тестовите проби остават непокътнати.

Рентгеновият микроскоп ще се основава на Националния синхронен източник на светлина II (NSLS-II). И ако всичко върви по план, първите изображения могат да бъдат подробно разгледани още през 2023 година.

Ако материалът ви е харесал, поставете палци и се абонирайте. Благодаря за вниманието!