Ученые заморозили квантовое движение без охлаждения
Достижение физиков проложило путь для будущих квантовых датчиков в навигации, медицине и фундаментальной науке. Рассказываем, что и как они делали.
Юлия УгловаАвтор Hi-Tech Mail
Каковы пределы квантовой физики? Ученые по всему миру давно заняты поиском ответа на этот вопрос. Чтобы свойства квантового мира могли использоваться на практике, необходимо разобраться, демонстрируют ли объекты гораздо крупнее атомов и молекул квантовые эффекты, пишет ScienceDaily.
Один из интересных примеров — крошечные стеклянные шарики размером примерно в сотню нанометров. Хотя они все равно в тысячи раз меньше песчинки, по меркам квантового мира это довольно большие тела. Многие годы ученые пытались установить, насколько сильно проявляются квантовые свойства у таких частиц. Группа экспертов из Швейцарской высшей технической школы Цюриха при поддержке Венского технического университета добилась важного результата. Специалисты доказали, что вращательные колебания таких частиц подчиняются законам квантовой физики даже при нормальной комнатной температуре, а не только при глубоком охлаждении практически до абсолютного нуля.
Специлисты создали методику, позволяющую перевести специфический аспект поведения наночастиц в квантовое физическое состояние, несмотря на то что сами частицы находятся в горячем, хаотичном окружении. Для этой цели использовались лазерные лучи и системы зеркал.
«Мы используем наночастицу не идеально круглой, а слегка эллиптической формы. Когда такую частицу помещают в электромагнитное поле, она начинает вращаться. Наш вопрос был таким: можем ли мы увидеть квантовые свойства этой вращательной вибрации? Можем ли мы извлечь энергию из этого вращательного движения, пока оно не окажется преимущественно в основном квантовом состоянии?» — объясняет Карлос Гонсалес-Бальестеро из Института теоретической физики Венского технического университета.
Наконец, ученым удалось показать, что вращение наночастицы можно привести в состояние, которое практически идеально соответствует основному квантовому состоянию. Что удивительно, частице для этого вовсе не потребовалось охлаждение — наоборот, ее температура поднялась до нескольких сотен градусов.
«Необходимо рассматривать различные степени свободы по отдельности. Это позволяет очень эффективно снизить энергию вращательного движения, не снижая при этом внутреннюю тепловую энергию наночастицы. Удивительно, но вращение может, так сказать, застыть, даже если сама частица имеет высокую температуру», — заключает эксперт.
Таким образом, удалось сформировать состояние, которое значительно превосходит предыдущие достижения аналогичных исследований по чистоте с позиций квантовой физики. И все это без потребности в предварительном охлаждении. По словам Карлоса Гонсалеса-Бальестеро, разработан чрезвычайно перспективный и удобный с практической стороны подход, который позволяет раздвинуть горизонты квантовой физики.
Ранее ученые раскрыли секрет необычного поведения плутония.
Поделиться
