A fizikusok először egy "szilárd" kvantum objektumot láttak

A fizikusok először egy "szilárd" kvantum objektumot láttak
A fizikusok először egy "szilárd" kvantum objektumot láttak
Anonim

Osztrák és amerikai fizikusok először tudtak lefényképezni egy "szilárd" kvantum objektumot, egy üveg nanorészecskét, amely egyszerre 100 millió atomból állt. Ez az eredmény jelentősen tágítja a kvantummechanika törvényeinek határait - számolt be a Science folyóiratban a kutatók adataira hivatkozva.

"Tudjuk, hogy a kvantumfizika törvényei az atomokra és a molekulákra vonatkoznak, de nem tudjuk, hogy mekkora lehet egy kvantumtulajdonságokat mutató objektum. Egy nanorészecske elfogásával és fotonikus kristályhoz való társításával képesek voltunk izolálni egy ilyen makrót -objektum és tanulmányozta annak kvantumtulajdonságait. " -számolt be Markus Aspelmeyer, a bécsi egyetem (Ausztria) professzora és munkatársai.

A tudósokat régóta érdekli, hogy miért nem figyelhetjük meg a kvantum -összefonódás jelenségét - két vagy több fényrészecske, atom vagy más tárgy kvantumállapotának összekapcsolását, amelyben az egyik állapotának megváltozása azonnal befolyásolja az állapotot mások, azoknak a tárgyaknak a világában, amelyeket szabad szemmel vagy legalábbis mikroszkóppal láthatunk.

A tudósok ma megmagyarázzák, hogy két almát és más látható tárgyat miért nem tudnak egyesíteni az ilyen "furcsa kapcsolatok", ahogy Einstein nevezte őket, azért, mert az úgynevezett dekoherencia következtében megsemmisülnek. Hasonló módon nevezik a kutatók a tárgyak kölcsönhatásainak következményeit, amelyek kvantum szinten "összefonódnak" az atomokkal, molekulákkal, más anyagcsoportokkal és a környezet erőivel.

Ennek a logikának megfelelően minél nagyobb az objektum, annál gyakrabban érintkezik a környezettel, és annál gyorsabban bomlanak fel a más részecskékkel és testekkel összekötő kvantumkötések. Ez a megfontolás vitákat váltott ki arról, hogy hol kezdődik és végződik a kvantummechanika, befolyásolja -e általában a nagy objektumok viselkedését, és lehetséges -e megtalálni a határt a kvantum mikrokozmosz és a közönséges makrokozmosz között.

Kvantum hűtőszekrény

Aspelmeyer és munkatársai nagy lépést tettek a kvantumvilág határainak kiterjesztése felé, kísérleteztek nanorészecskékkel és optikai csapdával, több lézerből és lencséből álló készlettel, amelyek apró anyagtöredékeket tarthatnak vákuumban, és lehűtik őket a abszolút nulla.

A tudósok szerint az optikai csapdáknak ez a tulajdonsága rendkívül fontos az anyag minden formájának kvantumtulajdonságainak tanulmányozásához. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy ilyen hőmérsékleten az atomok, molekulák és részecskék a hő hatására megszűnnek kaotikusan mozogni, és olyan különleges állapotba kerülnek, amelyben csak a kvantumvilág törvényei hatnak rájuk.

Ezt elég könnyű elérni egyes atomok és molekulák, valamint azok halmazállapotú halmazai esetében, de korábban a fizikusok nem tudták lehűteni az anyag szilárd formáit. Tavaly év elején Aspelmeyer és csapata megoldotta ezt a problémát az optikai csapdák "szivattyúzására" használt lézerek hullámhosszának megválasztásával, amelynél a nanorészecske elkezdi elveszíteni energiáját, szétszórva sugárzását, ami lassulásához és lehűléséhez vezet.

Ezt a sikert elérve osztrák és amerikai fizikusok tiszta szilícium -dioxid -üveg nanorészecskéket készítettek, ebbe a készülékbe helyezték, lehűtötték az abszolút nulla közeli hőmérsékletre, és megmérték a kvantumtulajdonságait. Ezek a mérések megerősítették, hogy a mikroszekundum több töredékére kifejlesztette őket.

Eddig, ahogy a fizikusok elismerik, ez nem elegendő a kvantumkísérletek elvégzéséhez, de a jövőben, ha csökkenti a lézersugárzás zajszintjét és javítja a csapda működését, a nanorészecske kvantumállapotban marad körülbelül hét mikroszekundum.

A tudósok szerint ez az idő elegendő lesz ahhoz, hogy megfigyelhessük, hogyan "esik" a kvantum makrotárgy, amelyre a gravitációs erő hat. Ez lehetővé teszi több ilyen részecske felhasználását a gravitációs hullámok tanulmányozására és a gravitáció "kapcsolatának" a kvantum -mikrokozmosszal való kapcsolatának természetének feltárására, amelyet a híres amerikai fizikus, Richard Feynman javasolt 1957 -ben.

Ajánlott: