En partikelfælde er et apparat, som med elektriske og magnetiske felter kan indfange og opbevare ladede partikler.
partikelfælde
Den nederste del af figuren viser udformningen af en Paul-fælde. En elektrisk vekselspænding på elektroden og ringelektroden skaber et felt, som holder elektrisk ladede partikler fanget i midten af apparatet. For at få partiklerne forbi disse felter og ind i fælden er det nødvendigt at starte med en stråle af neutrale atomer, som uhindret kan passere de elektriske felter. Når atomerne når midten af fælden, ioniseres de ved hjælp af en elektronstråle, og de kan efterfølgende laserkøles til meget lave energier. Hele apparatet befinder sig i et vakuumkammer, så luftens molekyler ikke støder ind i de fangede partikler og slår dem ud af fælden. Laserlysets spredning på ionerne benyttes også til at følge ionernes bevægelse i fælden, idet de enkelte ioner kan iagttages direkte gennem mikroskopet vist øverst i figuren. Et billede af fangede ioner optaget på denne måde illustrerer artiklen om laserkøling.
Typer af partikelfælder
I den såkaldte Paul-fælde, som blev udviklet af den tyske fysiker Wolfgang Paul, benyttes et tidsafhængigt elektrisk felt, hvor lodrette og vandrette kræfter skiftevis er tiltrækkende og frastødende, hvorved partiklerne effektivt holdes fanget.
I Penning-fælden, som blev udviklet af den tyskfødte amerikanske fysiker Hans Georg Dehmelt, styrer et elektrisk felt den lodrette bevægelse, mens vandrette bevægelser styres af et magnetfelt.
Paul og Dehmelt delte halvdelen af Nobelprisen i fysik i 1989 for udviklingen af partikelfælder (den anden halvdel gik til amerikaneren Norman Foster Ramsey).
Anvendelse
Da partikler kan fastholdes i fælder i lange tidsrum, kan fysiske teorier testes med høj præcision. Svært tilgængelige partikler som fx antiprotoner, skabt ved CERN's partikelacceleratorer, kan lagres i månedsvis, bl.a. med henblik på at studere symmetrien mellem stof og antistof. Med lasere kan atomare ioner studeres spektroskopisk i fælder, en sky af ioner kan nedkøles (se laserkøling), og man kan observere krystallisation i ordnede strukturer. Med kombinationer af laserfelter og magnetfelter kan også neutrale atomer indfanges.
Kommentarer
Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.
Du skal være logget ind for at kommentere.