|  | 24 марта 2015 | Новости науки и техники

Технологии лазерного охлаждения позволят раздвинуть пределы квантовой физики до уровня нано-, микро- и макрообъектов

Квантовая наночастица


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.




Ключевые слова:
Частица, Наночастица, Квантовая, Механика, Физика, Атом, Охлаждение, Температура, Свет, Лазер, Электрическое, Поле

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые добились квантовой запутанности макроскопических объектов при комнат ...
  • Ученые создали "крупный вариант" кошки Шредингера
  • Ученые заморозили единичные атомы практически до абсолютного ноля при помощ ...
  • Нобелевская премия 2012 года в области физики присуждена за работы в област ...
  • Впервые людям удалось увидеть явление квантовой запутанности невооруженным ...




  • 24 марта 2015 07:59
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3782
    Интересно, а никто не задумывался о том, могут-ли быть квантовыми "частицами" большие объекты - планеты, звезды и черные дыры?


    --------------------
        
    24 марта 2015 08:26
    #2 Написал: vpreunov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Как это не задумывались? Уже не один десяток лет пробуют "скрестить ужа с ежом" - объединить квантовую физику и ОТО (теорию гравитации).
    А что касается этих опытов, описанных в статье, то они связаны, по- моему, с опытами по спутанности-запутанности частиц (нелокальности). Уже были сообщения о якобы мгновенной телепортации частиц и передаче информации на расстояние; видимо, хотят уже "запутать- телепортировать" макроскопические тела.
        
    24 марта 2015 11:37
    #3 Написал: zlat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 481
    vpreunov, не слышал о телепортации частиц, это хоть где? Может, все-таки телепортация квантового состояния частицы(информации, а не материи)?
        
    24 марта 2015 12:35
    #4 Написал: beany85

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1017
    Цитата: zlat
    телепортация квантового состояния частицы

    Во-во, про это слышал, а про телепортацию материи пока нигде.
    Цитата: FomaNeverujuwij
    могут-ли быть квантовыми "частицами" большие объекты - планеты, звезды и черные дыры?

    а как при этом снять квантовое состояние с целой планеты? Даже если между планетами могла бы существовать квантовая связь (запутанность), то, имхо, эти планеты должны быть полностью одинаковыми вплоть до атомарного уровня - по аналогии связей у атомов? Возможно связь и существует, но это уже из теорий параллельных вселенных, предполагая, что существует точно такая же Земля в ином измерении запутанная на квантовом уровне с нашей.


    --------------------
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.