Fizičari su prvi put vidjeli "čvrsti" kvantni objekt

Fizičari su prvi put vidjeli "čvrsti" kvantni objekt
Fizičari su prvi put vidjeli "čvrsti" kvantni objekt
Anonim

Austrijski i američki fizičari prvi su put uspjeli fotografirati "čvrsti" kvantni objekt, staklenu nanočesticu, koja se sastoji od 100 milijuna atoma odjednom. Ovo postignuće značajno proširuje granice zakona kvantne mehanike, objavljeno u časopisu Science, pozivajući se na podatke istraživača.

"Znamo da se zakoni kvantne fizike primjenjuju na atome i molekule, ali ne znamo koliko velik objekt može imati kvantna svojstva. Uhvativši nanočesticu i povezujući je s fotonskim kristalom, uspjeli smo izolirati takav makro -predmet i proučavao njegova kvantna svojstva. "izvijestio Markus Aspelmeyer, profesor na Sveučilištu u Beču (Austrija) i kolege.

Znanstvenike je dugo zanimalo zašto ne možemo promatrati fenomen kvantnog preplitanja - međusobnu povezanost kvantnih stanja dviju ili više čestica svjetlosti, atoma ili drugih objekata, u kojima promjena stanja jednog od njih trenutačno utječe na stanje drugih, u svijetu onih objekata koje možemo vidjeti golim okom ili barem kroz mikroskop.

Današnji znanstvenici objašnjavaju zašto dvije jabuke i druge vidljive objekte ne mogu ujediniti takve "čudne veze", kako ih je nazvao Einstein, iz razloga što su uništene kao rezultat takozvane dekoherencije. Na sličan način, istraživači nazivaju posljedice međudjelovanja objekata "zapletenim" na kvantnoj razini s atomima, molekulama, drugim nakupinama tvari i silama okoliša.

U skladu s tom logikom, što je objekt veći, sve češće dolazi u kontakt s okolinom i brže se raspadaju kvantne veze koje ga povezuju s drugim česticama i tijelima. Ovo je razmatranje dovelo do rasprava o tome gdje kvantna mehanika počinje i završava, utječe li ona na ponašanje velikih objekata općenito i je li moguće pronaći granicu između kvantnog mikrokozmosa i običnog makrokozmosa.

Kvantni hladnjak

Aspelmeyer i njegovi kolege napravili su veliki korak prema proširenju granica kvantnog svijeta, eksperimentirajući s nanočesticama i optičkom zamkom, nizom nekoliko lasera i leća koji mogu držati sitne fragmente tvari u vakuumu i hladiti ih do temperatura blizu apsolutna nula.

Ovo svojstvo optičkih zamki, kako objašnjavaju znanstvenici, izuzetno je važno za proučavanje kvantnih svojstava svih oblika materije. To je zbog činjenice da se na takvim temperaturama atomi, molekule i čestice prestaju kaotično kretati pod utjecajem topline i prelaze u posebno stanje u kojem na njih djeluju samo zakoni kvantnog svijeta.

To je dovoljno lako postići za pojedinačne atome i molekule, kao i za njihove plinovite nakupine, ali prethodno fizičari nisu mogli rashladiti krute oblike tvari do ove točke. Početkom prošle godine Aspelmeyer i njegov tim riješili su ovaj problem odabirom valne duljine lasera koji se koriste za "pumpanje" optičkih zamki, pri čemu nanočestica počinje gubiti energiju, raspršujući njihovo zračenje, što dovodi do njezinog usporavanja i hlađenja.

Postigavši ovaj uspjeh, austrijski i američki fizičari pripremili su nanočesticu od čistog stakla silicijevog dioksida, stavili je u ovaj uređaj, ohladili na temperaturu blizu apsolutne nule i izmjerili njena kvantna svojstva. Ova mjerenja potvrdila su da ih je razvila za nekoliko frakcija mikrosekunde.

Do sada, kako priznaju fizičari, to nije dovoljno za provođenje kvantnih pokusa, ali u budućnosti, ako smanjite razinu šuma u laserskom zračenju i poboljšate rad zamke u cjelini, nanočestica će ostati u kvantnom stanju za oko sedam mikrosekundi.

Prema znanstvenicima, ovo će vrijeme biti dovoljno za promatranje kako „pada“kvantni makroobjekt na koji djeluje gravitacijska sila. To će omogućiti korištenje nekoliko takvih čestica za proučavanje gravitacijskih valova i otkrivanje prirode "odnosa" gravitacije s kvantnim mikrokozmosom, što je slavni američki fizičar Richard Feynman predložio učiniti još 1957. godine.

Preporučeni: