Квантово суперсъстояние може да създаде енергия привидно от нищото

Възможно е да се комбинират няколко квантови състояния, всяко с почти никаква енергия, за да се създаде ново квантово суперсъстояние, съдържащо неочаквано богати на енергия области

Ваня Милева Последна промяна на 26 юни 2024 в 00:00 1747 0

Абстрактна илюстрация на енергия от квантови състояния

Кредит Easy-Peasy.AI

Квантовите състояния могат да бъдат изненадващо енергийни. Илюстрацията е направена с помощта на DALL·E 3 Easy-Peasy.AI

Според нови изчисления в квантовата механика цялото може да бъде много по-голямо от сбора на неговите части. Те предполагат, че няколко нискоенергийни квантови състояния могат да бъдат комбинирани в състояние, съдържащо региони, които са десетки пъти по-високоенергийни от който и да е от съставните компоненти. Изследването може в крайна сметка да има приложения в реалния свят, като например при производството на по-добри микроскопи с висока разделителна способност.

Според квантовата механика всеки обект може да се разглежда като вълна, а ако обстоятелствата са подходящи, вълната може да покаже още странности. 

Учени от университета Чапман в Калифорния сега представят нов начин за използване на някои от тези странности, създавайки квантови състояния, които може да имат много малко енергия, но заедно всъщност да съдържат много повече.

Идеята на Андрю Джордан (Andrew Jordan) и колегите му се основава на работата на Якир Ахаронов (Yakir Aharonov), също от Университета Чапман, който е съавтор на новото изследване. През 90-те години на миналия век Ахаронов и колегите му откриват феномен, наречен "суперосцилации". Всяка вълна, от вибрираща китарна струна до светлинна вълна, може да се разложи на няколко съставни синусоидални вълни, всяка от които се движи с определена честота. Ахаронов и колегите му откриват, че ако ефективно увеличат само един малък участък от основната вълна, в редки случаи сумата от нейните съставни вълни ще се сумира и ще се движи много по-бързо от най-бързата част на основната вълна – образувайки суперосцилация.

Това може да не изглежда изненадващо, но Джордан отбелязва, че на практика може да има неочаквани последици. Например, това означава, че трябва да може да се вземе вълна от червена светлина, която има сравнително ниска честота, и да се намери област от нея, която вибрира с по-висока честота, което я кара да изглежда синя – феномен, който в крайна сметка е наблюдаван в експерименти. Сега Джордан разширява идеята до други квантови "суперповедения", като се възползва от вълновата природа на квантовите обекти.

В новото изследване той и колегите му математически доказват, че по същия начин компонентите на една проста вълна могат да наслагват до един неочаквано бързо движещ се регион, няколко квантови състояния с почти нулева енергия могат да се комбинират в състояние, което има една много високоенергийна област. Джордан коментира, че идеята е много обща и новата статия предоставя рецепта как да я приложите към "вашето любимо квантово [свойство]" (“your favourite quantum [property]”).

Този феномен на "суперенергия" може да бъде тестван експериментално и може да намери приложение в експерименти, базирани на светлина, и в разработването на нови форми на устройства за изображения, базирани на светлина. Уговорката обаче е, че ще се появява доста рядко и затова изследователите ще трябва да повтарят експеримента многократно, за да го наблюдават.

"Всички изчисления се свеждат до ортодоксалната квантова механика, нетрадиционно приложена, за да се правят прогнози за квантови свойства, които са извън обхвата на онези, които обикновено се смятат за възможни", коментира Майкъл Бери (Michael Berry) от Университета на Бристол, Великобритания, който е участвал в ранни изследвания на суперосцилации. Той отбелязва, че има много свързани необичайни явления в квантовата сфера, включително начина, по който поредица от вълни, пътуващи напред, могат да бъдат комбинирани във вълна, която в някои региони се движи назад.

Джордан вече си сътрудничи с експериментални физици, които може да успеят да докажат съществуването на тези необичайни явления в лабораторни условия.

Статията е приета за публикуване във Physical Review A.

Източник: Quantum ‘super behaviour’ could create energy seemingly from nothing, New Scientist

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !