Специалисты из Университета Йоханнеса Гутенберга и Института Гельмгольца (Майнц, Германия) разработали инновационный метод изучения атомных структур, обнаружив ранее неизвестные свойства редкоземельного самария. В основе открытия — технология спектроскопии с двойной гребенкой (DCS), позволившая с рекордной точностью зафиксировать скрытые переходы между энергетическими уровнями атомов.
Самарий: ключ к «зелёным» технологиям
Элемент Sm критически важен для производства высокоэффективных магнитов SmCo, используемых в электромобилях и ветрогенераторах. Однако его атомная структура долгое время оставалась малоизученной. Немецкие исследователи не только восполнили этот пробел, но и создали платформу «Спектроскопия 2.0» — систему для массово-параллельного анализа, способную проводить сотни измерений одновременно.
Преодоление ограничений классических методов
«Традиционная спектроскопия сталкивается с проблемой разделения сигналов и узким рабочим диапазоном, — пояснил Размик Арамян, участник проекта. — DCS решает это за счёт синхронизации двух лазерных гребёнок, что повышает точность в десятки раз». Технология, развивающая идеи нобелевских лауреатов 2005 года, обеспечила запись спектров в широком частотном диапазоне с беспрецедентным разрешением.
Технологические новации эксперимента
Для подавления шумов учёные применили массивы фотодетекторов, улучшив соотношение сигнал/шум в 15 раз. Это позволило чётко идентифицировать 1 700 спектральных линий самария даже в условиях магнитных помех. Новая схема обработки данных исключила частотные неоднозначности, сделав метод пригодным для изучения сверхплотных спектров актинидов.
Перспективы для фундаментальной науки
В ходе экспериментов команда проанализировала поведение паров самария при различных температурах и концентрациях, получив данные для калибровки квантовых моделей. Эти результаты открывают путь к исследованиям экзотических состояний материи и поиску новых физических взаимодействий. Как отметили авторы, DCS станет основой для будущих открытий в области квантовых технологий и материаловедения.