вівторок, 24 березня 2015 р.

ТЕХНОЛОГІЇ ЛАЗЕРНОГО ОХОЛОДЖЕННЯ

Технології лазерного охолодження дозволять розширити межі квантової фізики до рівня нано-, мікро- і макрооб'єктів


Група дослідників з Університетського Коледжу Лондона (University College London, UCL) розробила нову технологію, яка в майбутньому змусить працювати ефекти квантової механіки стосовно об'єктів великих розмірів, ніж чим це вдавалося раніше. Вчені "підвісили" у вакуумі за допомогою електричного поля скляні наночастинки, 400 нанометрів і потім розміром близько, за допомогою світла лазерів охолодили їх до температури в кілька градусів вище абсолютного нуля. Все це разом є ключовими передумовами до того, щоб змусити об'єкт вийти з області звичайної фізики і переміститися в область підпорядкування законам квантової механіки.
Явища квантової механіки в більшості випадків є дивними і незбагненними. До цього можна віднести стан суперпозиції, в якому положення, енергія, рух або інший параметр частки може перебувати одночасно в двох або більшій кількості станів. До цього ж відноситься і квантова заплутаність, невидимий загадковий вплив, який пов'язує квантові частинки і синхронізує їх стан незалежно від розділяє їх відстані. Однак, всі ефекти квантової механіки проявляються лише на самому маленькому рівні, на рівні елементарних часток, атомів і невеликих молекул.

"Крихітні частинки, такі як атоми, поводяться цілком передбачувано, так, як це визначається законами квантової механіки" - розповідає Джеймс Міллен (James Millen), -. "Великі об'єкти, які ми бачимо навколо себе підкоряються законам звичайної класичної фізики Проте, нам поки не вдалося визначити чітку межу переходу від квантової області до області звичайної фізики і навпаки. Найбільші об'єкти, які демонстрували квантове поведінка, були молекулами, що складаються з 800 атомів, ми ж майже зробили це ж саме з частинками, у складі яких перебувають мільярди атомів . Це, звичайно, дуже мало за людськими мірками, але це просто величезна для рівня квантової механіки ".

Перехід будь-яких об'єктів в квантовий стан вимагає їх охолодження до вкрай низької температури, до температури, яка наближається до позначки абсолютного нуля, туди, де припиняється тепловий рух атомів і інших часток. Крім цього, частинка що охолоджується повинна знаходитися у вакуумі і не стикатися з іншими частинками, які можуть їй передати частину своєї енергії і зруйнувати її квантовий стан.

У своїх експериментах учені використовували електричне поле, яке підняло скляну наночастинку. Маніпуляції з цим електричним полем дозволили помістити частинку в центр області, в якій фокусуються промені світла лазерів з точно відкаліброваною довжиною хвилі. Вплив світла з певними параметрами викликало замість нагріву охолодження частинки до наднизької температури.

"Унікальність нашого рішення полягає в об'єднанні технології лазерного охолоджування з електричним полем, яке дозволяє утримувати частинки великого розміру і маси, частинки які неможливо підняти і зафіксувати за допомогою променя лазерного світла як атоми" - пишуть вчені, - "Нам вдалося спостерігати деякі перші прояви квантового поведінки скляній частинки. Але для стійкого переходу в квантовий стан її потрібно охолодити ще на кілька градусів. І це ми збираємося зробити найближчим часом за допомогою нових дзеркал і дуже точних датчиків руху, здатних зареєструвати навіть саме найменше коливання частки ".

Слід зазначити, що частинки, що використовувалися в даному експерименті, досить великі і масивні через що вони досить добре піддаються впливу ефектів гравітації. І якщо такі наночастинки вдасться перевести в стабільне квантовий стан, то вони зможуть стати неоціненним інструментом для вивчення ролі гравітації в квантовій механіці.

Немає коментарів:

Дописати коментар