14 2008 08 20 MOKSLAS & MOKSLININKAI

Rugpjãio pradÏioje po-puliarus DidÏiosios Brita-nijos Ïurnalas “PhysicsWorld”, leidÏiamas brit˜fizik˜ draugijos (Instituteof Physics (IOP) ir skai-tomas mokslo visuome-nòs visame pasaulyje,tarp svarbiausi˜ naujie-n˜ prane‰ò apie vilnieãi˜fizik˜ ir amerikieãi˜ ko-leg˜ bendrà darbà “·al-tieji atomai galòt˜ padòtisukurti “sukinio” tranzis-tori˜” (“Cold atomscould help built “spintro-nics” transistor”).

Milda KNIEÎAITñ

Atomtronika - nauja fizikos sri-tis, kurioje tiriami ne elektron˜, o‰alt˜j˜ atom˜ judòjimo ypatumai irsu tuo susij´ taikymai, leidÏiantyskurti naujus loginius elementus, ku-riuose yra naudojami ne elektronai,o atomai. PavyzdÏiui, vadinamosio-se atom˜ mikroschemose prie mik-rolaid˜ mokslininkai jau sugeba lo-kalizuoti ‰altuosius atomus ir net pa-leisti juos tais laidais keliauti. Galibti, kad ir naujasis vadinamasiselektron˜ sukinio tranzistorius, pa-sak vieno i‰ idòjos autori˜, Vilniausuniversiteto Teorinòs fizikos irastronomijos instituto vyriausiojomokslo darbuotojo habil. dr. Gedi-mino Juzelino, padòs manipuliuo-ti atomais ir atlikti tam tikras ope-racijas. Pats atomtronikos terminaspradòtas vartoti tik prie‰ keleriusmetus, o ‰ios fizikos srities ateitis,jei mokslininkams pavyks sukurtitam tikrus loginius elementus, ga-li bti siejama su elektronikos prie-tais˜ analog˜ krimu.

“Dabar atomtronikos padòtis, - sa-kò 2007 met˜ Lietuvos mokslopremijos laureatas G.Juzelinas, -yra pana‰i kaip elektros XIX amÏiu-

je, kai ji buvo suvokiama tarsi Ïais-liukas ir daugiausia rodyta Ïmonòmskaip triukas, pavyzdÏiui, leidÏiantÏaibus. Tada niekas nò nemanò, kadpo 100 ar 150 met˜ elektra bus vi-so gyvenimo pagrindas.”

Atomai pirmà syk∞ buvo at‰al-dyti iki ypaã Ïemos temperatros1995 metais (atradimas ∞vertintas1997 ir 2001 met˜ Nobelio fizikospremijomis) ir tik dabar, pasak pa-‰nekovo, mokslininkai pradedajuos valdyti. Kuriami atom˜ laze-riai, kuriuose atom˜ pluo‰tas sklin-

da kaip ‰viesa ∞prastuose lazeriuo-se. Atomus galima naudoti ir tiks-liems matavimams. Taikym˜ dau-gòja ir ‰iuo metu kai kada net sun-ku pasakyti, kur tie taikymai nu-ves. I‰ pradÏi˜ ir elektronikos ty-rimai daugeliu atveju buvo atlie-kami vien i‰ smalsumo, o vòliau j˜rezultatai leido gauti didelòs prak-tinòs naudos. Fiziko ∞sitikinimu,mokslo srityje ∞domumo elementasyra labai svarbus, nes jei Ïmonòmssmalsu, daÏnai bna ir ∞domuspraktinis taikymas.

Iki ‰iol nesukurtas“Mes pasilòme atom˜ analogà

elektron˜ sukinio tranzistoriui.Pirmiausia, kas yra tranzistorius, -paprasãiau mògino paai‰kintimokslininkas. - Tai prietaisas, ku-riuo tekanti elektron˜ srovò yravaldoma i‰orinòs ∞tampos. Sukiniotranzistoriuje i‰ tikr˜j˜ yra valdo-ma ne pati srovò, o elektron˜ su-kinys. Mat elektronas turi vidin∞ su-kin∞, galima ∞sivaizduoti, kad jis su-kasi apie savo a‰∞ kaip vilkelis. Pri-dòjus i‰orin´ ∞tampà, judanãioelektrono sukinys (“vilkelis”) pa-krypsta ∞ ‰onà, nes atsiranda suki-nio ir orbitos sàveika. Keiãiant∞tampà, keisis ir “vilkelio” kryptis.Tokio pobdÏio tranzistorius vadi-namas Datta-Das tranzistoriumi pa-gal j∞ 1989 metais pasiliusi˜amerikieãi˜ fizik˜ pavardes. Osukinio ir orbitos sàveika dar va-dinama Ra‰bos sàveika pagal ru-s˜ mokslininko, pasiliusio mode-l∞, kaip prijungus elektros laukàpuslaidininkiuose gali atsirasti to-kia sàveika.”

Paprastai elektronams sukinio irorbitos sàveika, kaip patikslino pa-‰nekovas, yra reliatyvistinis efektas,pasirei‰kiantis, kai j˜ judòjimo grei-tis yra artimas ‰viesos greiãiui. Ta-ãiau puslaidininkiuose ‰is efektas ga-li bti labai sustiprintas ir pasireik‰-ti esant kur kas maÏesniam elekt-ron˜ greiãiui. Vis dòlto iki ‰iol su-kinio tranzistorius nebuvo sukurtasir turi labiau koncepcin´ prasm´.Viena i‰ prieÏasãi˜ - sunku pradÏio-je poliarizuoti elektron˜ sukin∞, t. y.padaryti, kad tas “vilkelis” bt˜ nuk-reiptas tiksliai kuria nors kryptimi.

Lengviau ∞gyvendinamas“Mes pasilòme kai kà pana‰aus

sukurti ‰altiesiems atomams, - pa-sakojo G.Juzelinas. - Atomai netik juda erdvòje, bet ir keiãia savo vi-din´ bsenà. Pana‰iai kaip Îemò - jisukasi apie Saul´, bet kartu paãio-je Îemòje vyksta daugybò dalyk˜,galima sakyti, kinta jos vidinò b-sena. Ms˜ atveju atomams pir-miausia suteikiama kuri nors konk-reti j˜ vidinò bsena. Tai gali b-ti atliekama, pavyzdÏiui, ∞jungiantlazeri˜ pluo‰tus taip, kad jie i‰mes-t˜ atomus i‰ vis˜ bsen˜, i‰skyrusvienà. Kai atomas yra tam tikros vi-dinòs bsenos, galima sakyti, kadjis yra poliarizuotas arba turikonkret˜ sukin∞ - kaip besisukan-tis “vilkelis”. Po to atomas palei-dÏiamas judòti keli˜ lazeri˜ pluo‰-t˜ terpòje. J˜ poveikis atomui ga-li bti analogi‰kas Ra‰bos sukinioir orbitos sàveikai. Atomas, i‰ pra-dÏi˜, tarkim, buv´s vienos vidinòsbsenos, judòdamas gali pereiti ∞kità vidin´ bsenà, tai atitikt˜ “vil-kelio” krypties pokyt∞. Sukinio ir or-bitos sàveikos stiprumas atomamspriklauso nuo lazeri˜ pluo‰t˜ i‰si-dòstymo erdvòje ir kit˜ j˜ savybi˜,todòl lazeri˜ pluo‰tais galimekontroliuoti juos kertanãi˜ atom˜sukinio (“vilkelio”) krypt∞.” Toks

prietaisas galòt˜ bti visi‰ka ana-logija elektron˜ sukinio tranzisto-riui. Tik ‰iuo atveju atomo sukinysyra kontroliuojamas ne elektroslauku, o lazeri˜ pluo‰tais. Elektro-n˜ sukinio tranzistorius kol kas yratik teorija ir iki ‰iol nebuvo sukur-tas dòl ∞vairi˜ technologini˜ pro-blem˜. Kita vertus, atomus galimapalyginti nesunkiai i‰judinti, keis-ti ir registruoti j˜ vidin´ bsenà, to-dòl visi elementai, reikalingi ato-m˜ sukinio tranzistoriui, technolo-gi‰kai yra ∞gyvendinami.

Ne‰audyti uÏsimerkus“Ms˜ darbas yra teorinis, - sa-

kò VU Teorinòs fizikos ir astrono-mijos instituto kvantinòs optikosgrupòs vadovas G.Juzelinas. - At-likome j∞ kartu su JAV nacionali-niu standart˜ ir technologijos ins-titutu. Prie‰ vykdant bet kok∞ eks-perimentà atliekami teoriniai ∞ver-tinimai, skaiãiavimai. Neatlikus j˜,bt˜ tas pat, kas ‰audyti i‰ patran-kos uÏsimerkus.”

Mokslininkai apskaiãiavo, kokiegali bti atom˜ nuostoliai ir kaip∞manoma j˜ i‰vengti, kaip vykstapats procesas ir kaip sukinio ir or-bitos sàveika priklauso nuo lazeri˜pluo‰t˜. Dabar belieka atlikti eks-perimentà. Tai galòt˜ padarytiamerikieãi˜ eksperimentuotojaitame paãiame Standart˜ ir techno-logijos institute.

Pastebòti dar archyvuoseAnkstesni vilnieãi˜ darbai, vie-

nas i‰ j˜ ‰iemet i‰spausdintas auk‰-tà citavimo indeksà turinãiameÏurnale “Physical Review Letters”,o kitas - Ïurnale “Physical Review”,buvo skirti ne taikymui, o labiau pa-ãiai sukinio - orbitos sàveikai, kaipjà sukurti ‰altiesiems atomams.

Para‰´ darbà mokslininkai pir-miausia pateikia j∞ vadinamiesiemsCornellio universiteto archyvams.Elektroniniai archyvai, kuriuosesaugomi moksliniai straipsniai,yra keliolikoje pasaulio universite-t˜, apsidraudÏiant tuo atveju, jeivienam i‰ j˜ kas nors atsitikt˜. LosAlamos nacionalinò laboratorija,kurioje kadaise buvo sukurta pir-moji branduolinò bomba, yra vie-na i‰ toki˜ archyv˜ saugojimo vie-t˜. Padòti ∞ archyvus straipsniai vò-liau siunãiami kuriam nors moks-lo leidiniui. Ø G.Juzelino ir jo ko-legos Juliaus Rusecko ankstes-nius straipsnius JAV Cornellio uni-versiteto archyve atkreipò dòmes∞amerikieãi˜ mokslininkai dr. JayVaishnav ir prof. Charlesas Clarkas.

Apie ‰altuosius atomus - lietuvi Ïodis

Mokslo srityje ∞domu-mo elementas yra la-bai svarbus, nes jei

Ïmonòms smalsu, daÏ-nai bna ir ∞domuspraktinis taikymas.

Kompozitoriaus J.Juzelino snus Gediminas pasirinkomokslininko kelià.

Rito

s St

anke

viãi

tòs

nuo

trau

ka

Vilniaus kvantinòs optikos grupò: centre - vadovas G.Juzelinas, antras i‰ de‰inòs - J.Ruseckas.

152008 08 20MOKSLAS & MOKSLININKAI

Jie irgi pernai maÏdaug tuo pat me-tu buvo pateik´ labai pana‰˜ dar-bà archyvui, todòl pasilò lietu-viams kartu patyrinòti galimyb´ su-kurti atom˜ Datta-Das tranzistori˜.Po pusòs met˜ bendro darbomokslininkai ‰i˜ met˜ liepà patei-kò straipsn∞ archyvui, o neseniainusiuntò ir fizikos Ïurnalui “Phy-sical Review Letters”.

Archyvui pateiktà lietuvi˜ iramerikieãi˜ darbà jau po dviej˜ sa-vaiãi˜ pastebòjo “Physics World”Ïurnalistas ir, susisiek´s su lietuvi˜kolegomis amerikieãiais, para‰òstraipsn∞, kuriame populiariau, beformuli˜ ir skaiãiavim˜, supaÏindi-no su atliktais tyrimais. PasakG.Juzelino, retas atvejis, kad ko-respondentai susisiekt˜ su archy-vams pateikt˜ straipsni˜ autoriais,

bet, matyt, stengiantis gauti paãi˜naujausi˜ Ïini˜, nelaukiama, koldarbai bus atspausdinti rimtuosemokslo Ïurnaluose ir jau archyvuo-se ie‰koma ∞domesni˜ straipsni˜.

Dirbtinò ‰iauròs pa‰vaistò?“Ms˜ darbas yra grynas bend-

radarbiavimo kokteilis, - juokòsi pa-‰nekovas. - Sunkiau bt˜ pasaky-ti, su kurios ‰alies mokslininkais ne-bendraujame. Pasaulyje mokslinin-k˜ nòra tiek daug. Susidaryt˜ nedi-delis Lietuvos miestas, tik jis i‰bars-tytas po visà pasaul∞. O jei paimsi-me kurià nors siauresn´ mokslo sri-t∞ - globalinis kaimas. Vienamdirbti ne∞domu ir neproduktyvu,tad Ïmonòs susiranda vieni kitus.Dabar mokslas globalinis ir sòdòda-mas uÏsidar´s nelabai suprastum vi-

so konteksto, kas vyksta pasauly-je, nauj˜ mokslo krypãi˜.”

VU Teorinòs fizikos ir astronomi-jos instituto kvantinòs optikos gru-pòs mokslininkai dabar bendradar-biauja ir su Ïymiàja Jeano Delibard’omoksline grupe Nacionaliniamemokslini˜ tyrim˜ centre (CNRS) Pa-ryÏiuje. Netrukus Ïurnale “Europhy-sics Letters” pasirodysiantis bendrasdarbas yra taip pat ‰alt˜j˜ atom˜valdymo ‰viesos laukais tema, taãiaujis yra skirtas ne taikymui, o labiaubendr˜ dòsningum˜ tyrimams.

“Sukinio ir orbitos sàveika prik-lauso nuo atom˜ greiãio. Kuo jiegreiãiau juda, tuo sàveika yra di-desnò, ir atvirk‰ãiai. Tuo atveju, kaityrinòjome vadinamàj∞ atom˜ tran-zistori˜, atomai pereina i‰ vienosvidinòs bsenos ∞ kità. Taãiau ga-limas ir kitas atvejis, kai atomai i‰-lieka tos paãios vidinòs bsenos,bet juos veikia jòga, kuri priklau-so nuo greiãio. O fizikoje Ïinoma,kad elektringas daleles (pavyz-dÏiui, elektronus) magnetiniamelauke irgi veikia nuo greiãio prik-lausanti jòga, vadinama Lorenco jò-

ga,” - pasakojo mokslininkas.PavyzdÏiui, dòl to atsiranda

‰iauròs pa‰vaistò. Îem´ gaubiamagnetinis laukas. Dòl Lorenco jò-gos atlekianãios elektringos dalelòssukasi apie to lauko linijas ir j˜ ke-lionò baigiasi daÏnai poliarinòje sri-tyje. Pasak fiziko, Lorenco jòga, ku-ri yra nukreipta statmenai atom˜judòjimui ir magnetinio lauko lini-jai, uÏlenkia atom˜ judòjimà ir jiesukasi spirale. Taãiau elektri‰kai ne-utrali˜ atom˜ magnetiniame lau-ke neveikia Lorenco jòga.

Vilnieãiai su Edinburgo univer-siteto mokslininku dr. Patricku Oh-bergu 2004 metais “Physical ReviewLetters” i‰spausdintame darbe pa-silò bdà, kaip ‰viesos pluo‰tais su-kurti dirbtin∞ magnetin∞ laukà, imi-tuojant∞ Lorenco jògà atomams. Da-bar su pranczais buvo nagrinòtostam tikros bendros ‰viesos sukeltodirbtinio magnetinio lauko ato-mams savybòs ir planuojami ekspe-rimentai. Juos atliks J.Delibard’as,teoretikas ir eksperimentuotojas, tu-rintis labai gerà aparatrà, o G.Ju-zelinas su Vilniaus kvantinòs op-tikos grupe eksperimentuose daly-vaus kaip teoretikas. J.Delibard’ogrupò galbt galòs atlikti ir vadina-mojo Datta-Das tranzistoriaus tyri-mus. Lietuvoje, pasak pa‰nekovo,tokiems eksperimentams atlikti rei-kalingos aparatros kol kas nòra. Jikainuoja milijonus eur˜. Neturimekol kas ir Ïmoni˜, parengt˜ dirbtitokiose laboratorijose.

Apie lòtàjà ‰viesàVU Teorinòs fizikos ir astrono-

mijos instituto vyriausiasis mokslodarbuotojas G.Juzelinas, dar ket-virãiu profesoriaus etato dirbantisVilniaus pedagoginiame universite-te, atomtronika susidomòjo 2000metais, kai ir buvo sukurtos pirmo-sios atom˜ mikroschemos. Anks-ãiau fizikas dirbo daugiausia kon-densuot˜ medÏiag˜ sistem˜ srity-je. 1992-1994 metais per podakta-rines studijas DidÏiojoje Britanijo-je, Ryt˜ Anglijos universitete, jis do-

mòjosi kvantine elektrodinamika.Vòliau, 1997-1998 metais, dirbda-mas Ulmo universitete Vokietijojekaip Humboldto stipendininkas, su-sipaÏino su amerikieãi˜ profesoriu-mi Howardu Carmichaelu ir suta-rò kartu tirti ‰altuosius atomus.

2000-aisiais gav´s Fulbrihgtostipendijà, G.Juzelinas vienusmetus dirbo Oregono universiteteJAV. Ten susidomòjo ne tik ‰altai-siais atomais, kuri˜ Ïinovas buvoprof. H.Carmichaelas, bet ir tokiurei‰kiniu kaip lòtoji ‰viesa.

“Paprastai ‰viesa yra net labaigreita - per sekund´ ji nukeliauja300 tkst. kilometr˜, o leidÏiant‰viesà per labai ‰altus atomus (nuoabsoliutaus temperatros nulio ski-ria tik maÏdaug de‰imties milijar-dini˜ laipsnio dali˜), jà galima su-lòtinti iki dviratininko greiãio - maÏ-daug 17 metr˜ per sekund´,” - pa-sakojo fizikas.

I‰ ‰ios srities G.Juzelinas su prof.H.Carmichaelu kartu i‰spausdinostraipsn∞, o jame pasilytos idòjos vò-liau buvo patvirtintos eksperimentais.Gr∞Ï´s ∞ Lietuvà mokslininkas pradò-jo bendradarbiauti ‰ioje srityje su Vo-kietijos Kaiserslauterno universitetoprofesoriumi Michaelu Fleischhaue-riu. Pasak pa‰nekovo, lòtoji ‰viesa,dirbtinis magnetinis laukas atom˜pluo‰tui ar atom˜ tranzistorius turibendra tai, kad kalbama apie ‰altuo-sius atomus ir ‰viesos pluo‰tus, ku-rie tuos atomus valdo.

Dabar atomtronikospadòtis yra pana‰ikaip elektros XIX

amÏiuje, kai ji dau-giausia rodyta Ïmo-nòms kaip triukas.

Tada niekas nò nema-nò, kad po 100 ar 150met˜ elektra bus visogyvenimo pagrindas.

Prie Glazgo universiteto.

G.Juzelinas planuoja bendradarbiauti ir su Vienos technikosuniversiteto mokslininku eksperimentuotoju B.Hessmo.

Su Vokietijos Kaiserslauterno universiteto profesoriumi M.Fleischhaueriu per mokslin´ konferencijà Austrijoje.

G.Juzelinas su prof. M.Babikeriu Jorko universitete (‰iauròs ryt˜ Anglija) prie I.Newtonoobels - kadaise KembridÏe augusios obels, nuo kurios krintantis obuolys padòjo didÏiajammokslininkui atrasti visuotin∞ traukos dòsn∞, palikuonòs.

Asm

enin

io a

lbum

o nu

otra

ukos