Cercetătorii au demonstrat că lumea cuantică poate fi extinsă până la scara nanometrică

Această particulă minusculă a arătat un tip de mișcare a cărei incertitudine a fost mai mică decât fluctuațiile cuantice obișnuite — acea „limită” care timp de decenii a fost considerată de netrecut, transmite naukatv.ru.

La baza descoperirii stă un principiu fundamental al mecanicii cuantice — incertitudinea. La nivel microscopic, este imposibil să măsori simultan cu precizie poziția și viteza unei particule: acestea „oscilează” mereu, chiar și în starea de energie minimă. Aceste fluctuații sunt numite oscilații zero. Compresia cuantică permite reducerea acestei incertitudini, creând stări mai înguste decât limita cuantică obișnuită. Aplicând această metodă la nanoparticule, cercetătorii au reușit să creeze o platformă pentru studierea efectelor cuantice în obiecte mai mari decât atomii, dar încă extrem de mici comparativ cu obiectele obișnuite.

Conducătorul experimentului, Kiyotaka Aikawa, a explicat: „Mecanica cuantică funcționează foarte bine pentru fotoni și atomi, dar până acum se știe foarte puțin cât de valabile sunt legile fizicii cuantice pentru obiecte de dimensiuni mai mari. Aveam nevoie de un obiect aflat între micro-lume și obiectele noastre obișnuite pentru a testa acest lucru.”

Ca obiect, oamenii de știință au ales o nanoparticulă de sticlă, ridicată într-un vid folosind un laser focalizat. Aici, particula a fost răcită aproape de nivelul minim posibil de energie.

Pentru a fixa mișcarea nanoparticulei, cercetătorii au reglat cu mare atenție condițiile din „capcana” laserului și apoi au eliberat-o temporar. Observațiile au arătat că, atunci când sincronizarea timpului a fost corectă, distribuția vitezelor particulei era mai îngustă decât se aștepta într-o stare cuantică obișnuită.

„Acesta este un semn clar al compresiei cuantice”, a remarcat Aikawa.

Crearea unei astfel de platforme s-a dovedit a fi extrem de dificilă. Nanoparticulele levitate sunt foarte sensibile, chiar și cele mai mici oscilații ale mediului înconjurător pot distruge experimentul.

„Am petrecut ani întregi pentru a găsi un regim stabil și am fost surprinși cât de fină trebuie să fie reglarea pentru ca sistemul să funcționeze”, spune Aikawa.

Această delicatețe face ca platforma să fie unică și puternică pentru studiul tranziției între mecanica clasică și cea cuantică.

Potrivit oamenilor de știință, senzori cuantici ultrasensibili bazați pe acest principiu vor putea măsura parametri cu o precizie inaccesibilă instrumentelor tradiționale. Aceasta deschide posibilități în cercetarea medicală, geologie, comunicații și chiar navigație în zone fără semnal satelitar.

Oamenii de știință subliniază că acesta este doar primul pas. Acum vor putea studia modul în care efectele cuantice se manifestă la scară mai mare și vor putea crea noi dispozitive cuantice, testându-le pe particula izolată levitată. Practic, nanoparticula devine un laborator miniatural în care se testează limitele legilor fizicii.

„Suntem pe pragul unei noi înțelegeri a lumii cuantice”, a concluzionat Aikawa.

„Experimentele noastre arată că se poate depăși limitele obișnuite ale micro-lumii și putem privi într-o lume macrocuantică ciudată, dar fascinantă”, a adăugat el.

Acum ne puteți urmări și pe Telegram, Facebook și Instagram pentru a fi la curent cu ultimele știri.