Priljubljene Objave

Izbira Urednika - 2019

Nanosfere se ohladijo s svetlobo, da bi raziskale meje kvantne fizike

Anonim

Ekipa znanstvenikov na UCL, ki sta jo vodila Peter Barker in Tania Monteiro (UCL Physics and Astronomy), je razvila novo tehnologijo, ki bi lahko nekega dne ustvarila kvantne pojave v predmetih, ki so bile veliko večje od dosedanjih. Ekipa uspešno prekine steklene delce 400 nanometrov v vakuumu z uporabo električnega polja, nato pa uporablja laserje, da jih ohladijo v nekaj stopinjah absolutne ničle. To so ključni predpogoji, da se objekt obnaša v skladu s kvantnimi načeli.

oglas


Študija je danes objavljena v reviji Physical Review Letters .

Kvantni pojavi so čudni in neznani. Ti vključujejo superpozicijo, kjer položaj ali energija delca obstaja istočasno v dveh ali več stanjih in zapletenost, kjer sta dva delca enakega stanja (in se med seboj spreminjata) kljub temu, da se ne dotikajo. Toda kvantni pojavi so opazni le pri najmanjših predmetih, kot so atomi ali molekule, in so običajno zelo kratki, le delček sekunde. Še več, dejstvo, da jih opazujejo, ali med njimi, ki sodelujejo z okolico, je dovolj, da uniči kvantno stanje.

"Drobni predmeti, kot so atomi, se obnašajo v skladu z zakoni kvantne fizike, " pravi James Millen (vodja avtorja raziskave). "Veliki predmeti, kot so tisti, ki jih vidimo okrog nas, pa ne. Vendar ni očitnega preseka, v katerem se mora končati kvantno obnašanje. Največji predmeti, ki so bili ustvarjeni za kvantno ravnanje, so velike molekule s približno 800 atomi Strinjamo se s steklenimi delci, ki jih sestavljajo milijarde atomov, približno enake velikosti kot virusi. To je majhno na človeških tehtnicah, vendar je ogromno glede kvantnih pojavov. s prostim očesom, če ga osvetlite. "

Induciranje kvantnih stanj v predmetih zahteva močno hlajenje, da bi temperatura približala absolutni ničli, ko atomi prenehajo vibrirati. Široko uporabljene tehnologije, kot je lasersko hlajenje, ki delajo za atome, ne bodo delovale za take velike predmete, zato je treba uporabiti povezano tehniko, ki se imenuje hlajenje. Med hlajenjem hlajenja delec suspendiramo z laserskim svetlobnim poljem, ki je med dvema ogledaloma, ki ima zelo previdno kalibrirano valovno dolžino. Laserska svetloba lahko zadrži stabilen delec (pojav, znan kot optični tweezing) in istočasno narišu gibalno energijo. Vendar, ker lahko laserska svetloba včasih dejansko segreva predmete, ki jih ta metoda ni pokazala, da delujejo prej.

"Naša rešitev je bila združiti laserski žarek, ki hladi steklene delce z električnim poljem, zaradi česar ga levitira, " pojasnjuje Millen. "Električno polje prav tako nežno premika steklene delce okrog laserskega žarka in tako učinkoviteje izgubi temperaturo."

Ekipa je še vedno nekaj stopinj manj od temperature, ki je potrebna za ustvarjanje kvantnega obnašanja v steklenih nanosferah, vendar z izboljšanimi ogledali bi bilo to razmeroma enostavno narediti. In ko se zadosti ohladi, verjame, da se morajo nanosferi obnašati v skladu s kvantnimi načeli.

Ko se je uspešno izvedla, bi tehnologija lahko omogočila zelo natančne senzorje gibanja, ki bi lahko zaznali najmanjši tremor, ključna orodja v kvantnih računalniških omrežjih.

Ker so delci, ki se trenutno uporabljajo v kvantnih eksperimentih, so majhni, imajo zanemarljivo maso in zato komaj kombinirajo s težo. Opazovanje kvantnih učinkov v velikih in težkih predmetih, kot so ti nanodelci, bi prav tako razjasnilo vlogo gravitacije v kvantni fiziki.

oglas



Story Source:

Gradivo, ki ga ponuja University College London . Opomba: Vsebino lahko uredite za slog in dolžino.


Referenčni opis revije :

  1. J. Millen, PZG Fonseca, T. Mavrogordatos, TS Monteiro in PF Barker. Kavitacija hlajenje enotno napolnjene nanodelce . Pisni izpit, 2015 (link)