L'America costruirà il primo microscopio a raggi X quantistico al mondo utilizzando l'entanglement quantistico
Un gruppo di ricerca del Brookhaven National Laboratory ha sviluppato un microscopio a raggi X completamente nuovo, che nel suo lavoro utilizza il mondo quantistico per formare "immagini fantasma" di biomolecole in alto autorizzazione. Questo è ciò di cui voglio parlarti ora.
Qual è l'essenza del nuovo microscopio a raggi X.
Senza dubbio, i classici microscopi a raggi X sono unità molto utili che consentono di visualizzare vari campioni con la massima risoluzione. Ma c'è una particolarità: le radiazioni utilizzate nel processo di lavoro possono semplicemente distruggere campioni sensibili, come virus, batteri o alcune cellule.
Naturalmente, puoi ridurre l'intensità della radiazione a un livello accettabile e le cellule rimarranno intatte, ma la chiarezza dell'immagine ne risentirà notevolmente.
Gli ingegneri del Brookhaven National Laboratory (USA) hanno trovato un modo per ridurre l'intensità della radiazione, mantenendo la massima chiarezza.
Per questo, è stato deciso di utilizzare le stranezze del mondo quantistico: l'entanglement quantistico.
Quindi in un classico microscopio a raggi X, un raggio di fotoni passa attraverso il campione in esame e viene quindi raccolto dal rivelatore sull'altro lato.
E in un nuovo microscopio con amplificazione quantistica usata, il fascio di raggi X è diviso in due metà. In questo caso, solo una metà passa attraverso il campione in esame, ma per quanto strano possa sembrare, entrambe le metà sono coinvolte nelle misurazioni.
Entanglement quantistico in azione
La domanda è abbastanza logica: come è diventato possibile? E tutto grazie a un fenomeno non ancora completamente studiato come l'entanglement quantistico. Cioè, due particelle possono essere così intrecciate l'una con l'altra che un cambiamento in una porterà a cambiamento istantaneo in un'altra particella e allo stesso tempo non importa affatto quale distanza tra le particelle in questo momento.
Ciò significa che lo scambio di informazioni tra le particelle avviene a una velocità che supera notevolmente la velocità della luce.
Quindi, nel caso del nostro nuovo microscopio a raggi X, lo splitter produce coppie di fotoni entangled. In questo caso, uno di essi viene fatto passare attraverso il campione e trasmette le informazioni al rilevatore secondo lo schema usuale.
Ma nel momento in cui cambia il primo fotone, gli stessi cambiamenti avvengono nel secondo fotone, che non ha interagito in alcun modo con il materiale in esame. Quindi, quando il secondo fotone colpisce il suo rivelatore, vengono prese ulteriori informazioni e quindi viene creata un'immagine chiara dell'oggetto in esame.
Anche se a prima vista sembra illogico, ma a causa di precisi calcoli matematici, gli scienziati riescono a combinare le informazioni di due fasci.
Questo processo è chiamato ghost imaging e fino a quando il nuovo sviluppo è stato possibile esclusivamente con i fotoni nello spettro della luce visibile.
Il nuovo microscopio sarà il primo al mondo ad adattare questa tecnologia ai raggi X. Pertanto, rendendo possibile ottenere immagini, le dimensioni dei campioni che sono inferiori a 10 nanometri e mentre i campioni di prova rimangono intatti.
Il microscopio a raggi X sarà basato sulla National Synchronous Light Source II (NSLS-II). E se tutto va secondo i piani, le prime immagini possono essere esaminate in dettaglio già nel 2023.
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