Версия для слабовидящих
Технологии лазерного охлаждения позволят раздвинуть пределы квантовой физики до уровня нано-, микро- и макрообъектов Печать Email
Новости об инновациях
25.03.2015

Группа исследователей из Университетского Колледжа Лондона (University College London, UCL) разработала новую технологию, которая в будущем заставит работать эффекты квантовой механики применительно к объектам больших размеров, нежели чем это удавалось ранее. Ученые «подвесили» в вакууме при помощи электрического поля стеклянные наночастицы, размером около 400 нанометров и затем, при помощи света лазеров охладили их до температуры в несколько градусов выше абсолютного нуля. Все это вместе являются ключевыми предпосылками к тому, чтобы заставить объект выйти из области обычной физики и переместиться в область подчинения законам квантовой механики.

Явления квантовой механики в большинстве случаев являются странными и непостижимыми. К этому можно отнести состояние суперпозиции, в котором положение, энергия, движение или другой параметр частицы может находиться одновременно в двух или большем количестве состояний.

К этому же относится и квантовая запутанность, невидимое загадочное влияние, которое связывает квантовые частицы и синхронизирует их состояние независимо от разделяющего их расстояния. Однако, все эффекты квантовой механики проявляются лишь на самом маленьком уровне, на уровне элементарных частиц, атомов и небольших молекул.

«Крошечные частицы, такие как атомы, ведут себя вполне предсказуемо, так, как это определяется законами квантовой механики» – рассказывает Джеймс Миллен (James Millen), – «Большие объекты, которые мы видим вокруг себя подчиняются законам обычной классической физики. Однако, нам пока не удалось определить четкую границу перехода от квантовой области к области обычной физики и наоборот. Самые большие объекты, которые демонстрировали квантовое поведение, являлись молекулами, состоящими из 800 атомов, мы же почти сделали это же самое с частицами, в составе которых находятся миллиарды атомов. Это, конечно, очень мало по человеческим меркам, но это просто огромно для уровня квантовой механики».

Перевод любых объектов в квантовое состояние требует их охлаждения до крайне низкой температуры, до температуры, приближающейся к отметке абсолютного нуля, туда, где прекращается тепловое движение атомов и других частиц. Кроме этого, охлаждаемая частица должна находиться в вакууме и не соприкасаться с другими частицами, которые могут ей передать часть своей энергии и разрушить ее квантовое состояние.

В своих экспериментах ученые использовали электрическое поле, которое приподняло стеклянную наночастицу. Манипуляции с этим электрическим полем позволили поместить частицу в центр области, в которой фокусируются лучи света лазеров с точно откалиброванной длинной волны. Воздействие света с определенными параметрами вызвало вместо нагрева охлаждение частицы до сверхнизкой температуры.

«Уникальность нашего решения заключается в объединении технологии лазерного охлаждения с электрическим полем, которое позволяет удерживать частицы большого размера и массы, частицы которые невозможно поднять и зафиксировать при помощи луча лазерного света как атомы» – пишут ученые, – «Нам удалось наблюдать некоторые первые проявления квантового поведения стеклянной частицы. Но для устойчивого перехода в квантовое состояние ее требуется охладить еще на несколько градусов. И это мы собираемся сделать в ближайшее время при помощи новых зеркал и очень точных датчиков движения, способных зарегистрировать даже самое малейшее колебание частицы».

Следует отметить, что

частицы, использовавшиеся в данном эксперименте, достаточно велики и массивны из-за чего они достаточно хорошо подвергаются влиянию эффектов гравитации. И если такие наночастицы удастся перевести в стабильное квантовое состояние, то они смогут стать неоценимым инструментом для изучения роли гравитации в квантовой механике.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/tekhnologii-lazernogo-okhlazhdeniya-pozvolyat-razdvinut-predely-kvantovoi-fiziki-do-urovny

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта