Едно от най-странните предсказания на квантовата теория е, че системата не се променя, докато я наблюдавате е потвърдено с експеримент в Университета Корнел (САЩ).
Работата отваря вратата към фундаментално нов начин за контрол и управление на квантовите състояния на атомите и може да доведе до създаването на нови сензори.
Експериментите са проведени в лабораторията за свръхстудени материали (Ultracold Lab) от група, водена от професор Мукунд Венгелаторе (Mukund Vengalattore), който основава първата програма в университета за изучаване на свойствата на материали, охладени до 0,000000001ºK.
Резултатите са публикувани в две статия в списание Physical Review Letters и Physical Review A.
Докторантите Йогеш Патил (Yogesh Patil) и Шриватсан Чакрам (Srivatsan чакрам) създали и охладили облак от около един милиард рубидиеви атоми вътре във вакуумна камера между пресичащи се лазерните лъчи. В това състояние атомите са в подредена решетка като твърд кристал. В същото време при ниски температури проявява ефекта на тунелиране, като атомите се преместват от едно място на друго в решетката.
|
Илюстрация по идея на wikimedia |
Квантово-механичното тунелиране се случва, когато една квантова система спонтанно се преминава от едно състояние в друго състояние с по-ниска енергия, при наличие на енергийна бариера, придружено с излъчване на излишъка от енергия. Основната концепция на енергийната бариера може да се покаже с помощта на следната аналогия. Представете си топка, която се търкаля в падина между два хълма. Дори при липса на триене, топката ще се търкаля само напред и назад в падината, но никога няма да премине от другата страна, защото няма достатъчно енергия, за да се изкачи на хълма, разделящ двете падини. Хълмът е енергийната бариера, която предотвратява преминаването от едната падина в другата. Топката е затворена в падината наляво, независимо, че дясната падина съответства на по-ниска енергия. |
Известният принцип на неопределеността на Хайзенберг казва, че позицията и скоростта на една частица са свързани и не може да бъдат точно измерени едновременно. Температурата е мярка за скоростта на частиците. В екстремни условия близо до абсолютната нула скоростта на частиците е минимална, затова у тях се проявява голямо разнообразие от местоположения.
Изследователите показали, че могат да потискат квантовото тунелиране с чести наблюдения на атомите.
Изследователи са показали, че квантово тунелиране на атоми може да бъде потиснато чрез наблюдаване на позицията на атомите. Този ефект се нарича квантов ефект на Зенон и по принцип се формулира като "времето на прехода от метастабилно квантово състояние на система с дискретен спектър зависи от честотата на измерване на нейното състояние".
Квантовият ефект на Зенон, наречен на името на древногръцкия философ, за първи път е прогнозиран през 1954 г. от Алън Тюринг, а през 1978 г., американските физици Байдянат Мизра и Джордж Сударшан описали ефекта, наричайки го на името на древногръцкия философ Зенон от Елея. Името на ефекта идва от апорията на Зенон за полета на стрелата.
Летящата стрела е неподвижна, тъй като във всеки момент от времето, тя заема определена позиция, т.е. е в състояние на покой, тъй като тя е в покой във всеки един момент, то тя е в покой във всички моменти от времето, т.е. няма момент, в който стрелата е в движение.
Този странен феномен се наблюдава в квантовия свят. По принцип една квантова система може да бъде "замразена" чрез непрекъснато често повтарящи се наблюдения.
Предишни експерименти са доказали съществуването на ефекта на Зенон при спинове на субатомни частици, а това е първата демонстрация на ефекта на атомно ниво.
Аспирантите на Корнелския университет Йогеш Патил и Шриватсан Чакрам и професор Мукунд Венгелаторе в лабораторията Ultracold Lab.
Професор Венгелаторе обяснява, че по време на експеримента са имали толкова добър контрол върху решетката на атомите, че са можели не просто да замразят нейното състояние, но също така и да "настройват" работата й чрез промяна на параметрите наблюдение на атомите. Тази настройка им позволява да предизвикат атомите да започват да се държат в съответствие със законите на класическата физика и всички квантови ефекти да изчезнат.
Атомите са наблюдавани в микроскоп с лазерна подсветка оригинална разработка, което карало атомите да флуоресцират за по-лесно наблюдение. При липса на подсветка атомите свободно тунелират, а веднага след като лазерът се включва - тунелирането рязко намалява.
"Това дава безпрецедентен контрол върху квантовата система, може би дори върху отделните атоми," - обясни каза Йогеш Патил, един от авторите на научната работа. Атомите в това състояние са изключително чувствителни към външни влияния, което може да бъде използвано, например, за разработване на ново поколение ултрачувствителни сензори.
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
30.10 2015 в 14:29
30.10 2015 в 11:05
27.10 2015 в 16:36
27.10 2015 в 01:05
26.10 2015 в 13:22
Понятието “наблюдение“ в КМ има смисъл различен от ежедневния.
Става въпрос, че в уравнението на Шрьодингер за съответната система се появява член, в който влизат параметри на различни от системата - т.е. уреда и експеримента. Това е доста абстрактно - може да е лъч светлина и атом, или два атома.
26.10 2015 в 11:22
26.10 2015 в 09:19
"Чайникът не изкипява при непрестанно наблюдаване!"
...
Последни коментари