Puno je prilika i kao programer to zaista mogu potvrditi, da bi za rješavanje vrlo složenih problema možda najbolja opcija započeti na vrlo jednostavan način. Ovom prilikom želim da razgovaramo o svim velikim misterijama koje okružuju kvantnu fiziku i kako, uz nezamjenjivu pomoć Njutnovo klatno, grupa istraživača sa Univerziteta Stanford uspjela je riješiti mnoge od njih.
Ulazak u malo detaljnije, možda najbolji način da se shvati zašto koristiti Newtonovo klatno, u nekim područjima poznatim i kao Newtonova kolijevka, jeste upravo znati koji je to mehanizam. Na mnogo brži način govorimo o objektu koji možete vidjeti na fotografiji smještenoj točno na čelu ovog posta, na kojoj možete vidjeti instrument u čijem središtu se nalazi niz savršeno poravnanih i uravnoteženih kuglica koje udaraju se duži vremenski period.
Njutnovo klatno savršeno objašnjava kako trenutak i energija djeluju na vrlo jednostavan način
Kao detalj, recimo vam da je ovo Njutnovo klatno jedan od najzanimljivijih alata kada je u pitanju objašnjenje kako zamah i energija rade. Daleko od svega ovoga, čini se da je grupa istraživača uspela da ga koristi i za proučavanje i razumevanje različitih kvantnih sistema.
Da bi izveli ovaj posao, grupa istraživača koja je razvila ovaj projekat nije koristila Newtonovo klatno u punoj veličini, već je jedan od prvih koraka koji su poduzeli bila izgradnja mnogo manje verzije, koliko i činjenica da su koristili a kvantna skala. Jednom sagrađeni, omogućili su im proučavanje procesa termilizacije, tj način na koji kaotično kretanje kvantnih čestica na kraju dovodi do stabilne toplotne ravnoteže.
Da bih malo bolje razumio sav ovaj posao i zašto je izveden, želio bih vam dati jedan vrlo osnovni primjer. Svi smo dobro upoznati s termilizacijom klasične fizike, ako ne znate ovaj pojam, recimo vam da je to postupak u kojem, na primjer, ako pomiješamo hladno mlijeko i vruću kafu, sva nastala tečnost dobije jednoličnu konačnu temperatura. Problem koji treba riješiti je upravo kako, zašto i kada ovaj princip djeluje u kvantnom području.
Benjamin Lev i njegov tim uspjeli su razviti hipotezu koja objašnjava šta se događa tokom termičke ravnoteže na kvantnom nivou
Upravo na ova pitanja odgovoreno je zahvaljujući upotrebi njutnovskog klatna na kvantnoj skali. Kao detalj, recimo vam da nisu stvorili alat kao takav, jer na žicama nisu postavljene kuglice, već su korištene grupe atoma ohlađene na nula stepeni da bi se napunile nizom laserskih cijevi koje su kasnije aktivirane visoko koncentriranim laserskim zrakama.
Kao detalj, recimo vam da je ovakav pristup već korišten u drugim prilikama, nudeći možda ne tako upečatljive rezultate. Ovom prilikom istraživači su odlučili koristiti jako namagnetisane atome kako bi mogli sa većom preciznošću prilagoditi kako promjene na nekim atomima utječu na njihove susjede. Eksperiment je otkrio dva različita i eksponencijalna koraka za postizanje toplotne ravnoteže, što je konačno omogućilo naučnicima da razviju novu hipotezu o svemu što se događa na kvantnom nivou.
Kao što je komentirano Benjamin lev, glavni istražitelj zadužen za razvoj projekta i profesor na Univerzitetu Stanford (Kalifornija):
To znači da možemo imati vrlo opštu i jednostavnu teoriju o tome koliko komplicirani kvantni sistemi mogu dobiti. Ovo je lijepo jer vam omogućava da sve što se događa u ovom sistemu prevedete na druge.
Ako želimo biti u mogućnosti stvoriti uređaje koji su robusni i korisni, moramo shvatiti kako se kvantni sistemi ponašaju van ravnoteže na toliko temeljnom nivou koliko ga razumijemo iz klasičnih sistema.
Više informacija: Fizički pregled X