Сапфирена "котка на Шрьодингер" показва, че квантовите ефекти могат да се мащабират

С маса колкото половин мигла, парче кристал съществува едновременно в две различни състояния

Ваня Милева Последна промяна на 26 април 2023 в 00:01 9003 0

В парченце сапфирен кристал - имитация на котката на Шрьодингер

Кредит Matteo Fadel
В парченце сапфирен кристал в специално проектирано устройство учени създават имитация на котката на Шрьодингер, при която кристалът се колебае в две посоки едновременно. 

Физиците отдавна търсят къде е границата между квантовия и неквантовия свят. Квантовите ефекти обикновено са ограничени до атоми и молекули.

Но една новосъздадена квантова "котка на Шрьодингер" е особено масивна - поне за квантовите мащаби - парче кристал, състоящ се от 100 милиона милиарда атома.

Учените поставят трептящото парче сапфирен кристал в така нареченото "котешко състояние", при което обектът съществува в две различни състояния едновременно. Това е ситуация, която напомня на любимата на физиците въображаема котка - котката на Шрьодингер, известна с това, че е жива и мъртва едновременно. (вж "Котката на Шрьодингер. Различни интерпретации на квантовата неопределеност")

Новата сапфирена котка е със сравнително голяма маса от 16 микрограма, съобщават физиците в Science. Това е близо половината от масата на една мигла и над 100 трилиона пъти повече от масата на котешки състояния, създавани преди това с молекули.

"Достигнахме нов режим, в който квантовата механика очевидно работи", заявява физикът Иуън Чу (Yiwen Chu) от ETH Цюрих.

В известния квантов мем, измислен през 30-те години на миналия век от физика Ервин Шрьодингер, котка е затворена в кутия и поради квантовите ефекти се оказва едновременно жива и мъртва. Този парадоксален сценарий не се случва в реалния свят. Макар че квантовите частици са способни да съществуват в две различни състояния едновременно - така наречената суперпозиция - тези ефекти се губят за неща с размерите на котка.

Квантовите ефекти обикновено са ограничени до атоми, молекули и други подобни по размер частици. В ежедневния ни свят, видим за човешките очи, не се наблюдават квантови свойства. Учените могат да накарат някои малки обекти да проявят квантови свойства. Но учените не разбират напълно границата между квантовата и неквантовата област.

"Наистина едва сега започваме да разбираме този междинен режим", разказва Бенджамин Съсман (Benjamin Sussman) от Университета в Отава, който не е участвал в новото изследване. "Наистина е от голям интерес да видим как тези квантови системи се мащабират и как се държат."

При новия експеримент изследователите разклащат част от сапфирен кристал по такъв начин, че атомите му се движат едновременно в две посоки. Това е поведение, което "улавя духа" на котката на Шрьодингер, отбелязва Чу.

Трептенето е било ограничено в рамките на парче от кристала, състоящо се от 100 милиона милиарда атома. Това е достатъчно голяма част, която, ако бъде отделена от останалата част на кристала, би била видима с просто око, посочва Чу.

Все пак колебанията на атомите са били миниатюрни, около една милионна част от милиардната част от милиметъра - това не съвсем в мащаба на предметите около нас. Други демонстрации на котешки състояния показват много по-голямо пространствено разделение, въпреки че са съставени от по-малко атоми.

В бъдещата си работа Съсман казва, че би искал изследователите да увеличат не само масата, но и размера на трептенията. "Това ще бъде много трудно, но ще бъде наистина интересно."

Справка: M. Bild et al. Schrödinger cat states of a 16-microgram mechanical oscillator. Science. Vol. 380, April 21, 2023, p. 274. doi: 10.1126/science.adf7553.

Източник: A sapphire Schrödinger’s cat shows that quantum effects can scale up, Science News

Виж още за:
Най-важното
Всички новини

Още от Физика

Коментари

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

Няма коментари към тази новина !