Puno je prigoda i kao programer to uistinu mogu potvrditi, da bi za rješavanje vrlo složenih problema možda najbolja opcija započeti na vrlo jednostavan način. Ovaj put želim da razgovaramo o svim velikim misterijama oko kvantne fizike i kako, uz nezamjenjivu pomoć Newtonovo njihalo, skupina istraživača sa Sveučilišta Stanford uspjela je riješiti mnoge od njih.
Ulazak u malo detaljnije, možda najbolji način da shvatimo zašto koristiti Newtonovo njihalo, u nekim područjima zvanim i Newtonova kolijevka, jest upravo znati koji je to mehanizam. Na mnogo brži način govorimo o objektu koji možete vidjeti na fotografiji smještenoj točno na čelu ovog posta, u kojoj možete vidjeti instrument u čijem središtu se nalazi niz savršeno poravnanih i uravnoteženih kuglica koje udaraju se duži vremenski period.
Newtonovo njihalo savršeno objašnjava kako trenutak i energija djeluju na vrlo jednostavan način
Kao detalj, recimo vam da je ovo Newtonovo njihalo jedan od najzanimljivijih alata kada treba objasniti kako djeluju zamah i energija. Daleko od svega ovoga, čini se da je skupina istraživača uspjela to koristiti i za proučavanje i razumijevanje različitih kvantnih sustava.
Da bi izveli ovaj posao, skupina istraživača koja je razvila ovaj projekt nije upotrijebila Newtonovo njihalo u punoj mjeri, već je jedan od prvih koraka koji su poduzeli bila izgradnja puno manje verzije, koliko i činjenica korištenja a kvantna skala. Jednom sagrađeni, omogućili su im proučavanje procesa termilizacije, tj način na koji kaotično gibanje kvantnih čestica u konačnici dovodi do stabilne toplinske ravnoteže.
Da bih malo bolje razumio sve ovo djelo i zašto je izvedeno, želio bih vam dati vrlo osnovni primjer. Svi smo dobro upoznati s termizacijom klasične fizike, ako ne znate ovaj pojam, recite vam da je to postupak u kojem, na primjer, ako pomiješamo hladno mlijeko i vruću kavu, sva nastala tekućina 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 što se događa tijekom toplinske ravnoteže na kvantnoj razini
Upravo su na ta pitanja odgovoreno zahvaljujući korištenju Newtonova njihala na kvantnoj skali. Kao detalj, recimo vam da nisu stvorili alat kao takav jer na žicama nisu postavljene kuglice, već su korištene skupine atoma ohlađenih na nula stupnjeva 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. Tom su prigodom istraživači odlučili upotrijebiti jako magnetizirane atome kako bi mogli s većom preciznošću prilagoditi kako promjene na nekim atomima utječu na njihove susjede. Pokus je otkrio dva različita i eksponencijalna koraka za postizanje toplinske ravnoteže, što je napokon omogućilo znanstvenicima da razviju novu hipotezu o svemu što se događa na kvantnoj razini.
Kao što je komentirao Benjamin lev, glavni istražitelj zadužen za razvoj projekta i profesor na Sveučilištu Stanford (Kalifornija):
To znači da možemo imati vrlo općenitu i jednostavnu teoriju o tome koliko komplicirani kvantni sustavi mogu dobiti. Ovo je lijepo jer vam omogućuje da sve što se događa u ovom sustavu prevedete na druge.
Ako želimo biti u mogućnosti stvoriti uređaje koji su robusni i korisni, moramo shvatiti kako se kvantni sustavi ponašaju izvan ravnoteže na toliko temeljnoj razini koliko je razumijemo iz klasičnih sustava.
Više informacija: Fizički pregled X