Fisici het eers 'n 'vaste' kwantumvoorwerp gesien

Fisici het eers 'n 'vaste' kwantumvoorwerp gesien
Fisici het eers 'n 'vaste' kwantumvoorwerp gesien
Anonim

Oostenrykse en Amerikaanse natuurkundiges kon vir die eerste keer 'n 'soliede' kwantumvoorwerp, 'n glas -nanodeeltjie, uit 100 miljoen atome tegelyk fotografeer. Hierdie prestasie brei die grense van die wette van kwantummeganika aansienlik uit, berig in die tydskrif Science, met verwysing na data van die navorsers.

"Ons weet dat die wette van kwantumfisika van toepassing is op atome en molekules, maar ons weet nie hoe groot 'n voorwerp met kwantum -eienskappe kan wees nie. Deur 'n nanodeeltjie te vang en met 'n fotoniese kristal te assosieer, kon ons so 'n makro isoleer -objek en die kwantum -eienskappe daarvan bestudeer. "gerapporteer deur Markus Aspelmeyer, professor aan die Universiteit van Wene (Oostenryk), en kollegas.

Wetenskaplikes is al lank geïnteresseerd in die rede waarom ons nie die verskynsel van kwantumverstrengeling kan waarneem nie - die onderlinge verbinding van die kwantumtoestande van twee of meer deeltjies lig, atome of ander voorwerpe, waarin 'n verandering in die toestand van een van hulle onmiddellik die toestand beïnvloed van ander, in die wêreld van die voorwerpe wat ons met die blote oog of ten minste deur 'n mikroskoop kan sien.

Wetenskaplikes verduidelik vandag waarom twee appels en ander sigbare voorwerpe nie verenig kan word deur sulke "vreemde verbindings", soos Einstein dit genoem het nie, omdat hulle vernietig word as gevolg van die sogenaamde dekoherensie. Op 'n soortgelyke manier noem navorsers die gevolge van die interaksie van voorwerpe "verstrengel" op kwantumvlak met atome, molekules, ander groepe materie en die kragte van die omgewing.

In ooreenstemming met hierdie logika, hoe groter die voorwerp, hoe meer gereeld raak dit met die omgewing en hoe vinniger ontbind die kwantumbindings wat dit met ander deeltjies en liggame verbind. Hierdie oorweging het aanleiding gegee tot besprekings oor waar kwantummeganika begin en eindig, of dit die gedrag van groot voorwerpe in die algemeen beïnvloed, en of dit moontlik is om die grens tussen die kwantummikrokosmos en die gewone makrokosmos te vind.

Kwantum yskas

Aspelmeyer en sy kollegas het 'n groot stap geneem om die grense van die kwantumwêreld uit te brei, te eksperimenteer met nanodeeltjies en 'n optiese lokval, 'n stel lasers en lense wat klein stukkies stof in 'n vakuum kan hou en afkoel tot nabye temperatuur. absolute nul.

Hierdie eienskap van optiese lokvalle, soos wetenskaplikes verduidelik, is uiters belangrik vir die bestudering van die kwanteienskappe van alle vorme van materie. Dit is te danke aan die feit dat atome, molekules en deeltjies by sulke temperature ophou om chaoties te beweeg onder die invloed van hitte en oorgaan in 'n spesiale toestand waarin slegs die wette van die kwantumwêreld daarop inwerk.

Dit is maklik genoeg om te bereik vir enkelatome en molekules, sowel as gasvormige groepe daarvan, maar voorheen kon fisici nie vaste vorms van materiaal tot op hierdie punt afkoel nie. Aan die begin van verlede jaar het Aspelmeyer en sy span hierdie probleem opgelos deur die golflengte van die lasers te kies wat gebruik word om optiese lokvalle te "pomp", waardeur die nanodeeltjie energie begin verloor en hul straling verstrooi, wat lei tot vertraging en afkoeling.

Nadat hulle hierdie sukses behaal het, het Oostenrykse en Amerikaanse fisici 'n nanodeeltjie van suiwer silikaglas voorberei, dit in hierdie toestel geplaas, afgekoel tot 'n temperatuur naby aan die absolute nul en die kwantum -eienskappe daarvan gemeet. Hierdie metings bevestig dat sy dit vir 'n paar breuke van 'n mikrosekonde ontwikkel het.

Tot dusver, soos natuurkundiges erken, is dit nie genoeg om kwantumeksperimente uit te voer nie, maar in die toekoms, as u die geraasvlak in laserstraling verlaag en die werking van die lokval in sy geheel verbeter, bly die nanodeeltjie in 'n kwantumtoestand vir ongeveer sewe mikrosekondes.

Volgens wetenskaplikes sal hierdie tyd genoeg wees om te sien hoe die kwantummakro-voorwerp 'val' waarop die gravitasiekrag inwerk. Dit sal dit moontlik maak om verskeie sulke deeltjies te gebruik om gravitasiegolwe te bestudeer en die aard van die 'verhouding' tussen swaartekrag en die kwantummikrokosmos te onthul, wat die beroemde Amerikaanse fisikus Richard Feynman in 1957 voorgestel het.

Aanbeveel: