Jest wiele okazji i jako programista mogę to naprawdę potwierdzić, w przypadku których, aby rozwiązać bardzo złożone problemy, być może najlepszą opcją jest rozpoczęcie w bardzo prosty sposób. Przy tej okazji chcę, abyśmy opowiedzieli o wszystkich wielkich tajemnicach otaczających fizykę kwantową io tym, jak, z nieodzowną pomocą Wahadło Newtona, grupie naukowców z Uniwersytetu Stanforda udało się rozwiązać wiele z nich.
Przechodząc do szczegółów, być może najlepszym sposobem na zrozumienie, dlaczego należy używać wahadła Newtona, w niektórych obszarach znanych również jako kołyska Newtona, jest właśnie poznanie tego mechanizmu. W znacznie szybszy sposób mówimy o przedmiocie, który widać na zdjęciu znajdującym się tuż u góry tego wpisu, na którym widać instrument, pośrodku którego znajduje się seria idealnie ułożonych i wyważonych piłek, które uderzają się nawzajem przez długi czas.
Wahadło Newtona wyjaśnia doskonale jak moment i energia działają w bardzo prosty sposób
Jako szczegół powiedz, że to wahadło Newtona jest jedno z najciekawszych narzędzi wyjaśniających, jak działa pęd i energia. Daleko od tego wydaje się, że grupie naukowców udało się wykorzystać go również do badania i zrozumienia różnych układów kwantowych.
Aby wykonać tę pracę, grupa naukowców, która opracowała ten projekt, nie wykorzystała pełnowymiarowego wahadła Newtona, ale jednym z pierwszych kroków, jakie podjęli, było zbudowanie znacznie mniejszej wersji, podobnie jak fakt użycia skala kwantowa. Po zbudowaniu pozwoliło im to zbadać proces termalizacji, czyli tzw sposób, w jaki chaotyczny ruch cząstek kwantowych ostatecznie prowadzi do stabilnej równowagi termicznej.
Aby trochę lepiej zrozumieć całą tę pracę i dlaczego została przeprowadzona, chciałbym podać bardzo podstawowy przykład. Wszyscy dobrze znamy termalizację klasycznej fizyki, jeśli nie znacie tego terminu, to mówimy, że jest to proces, w którym np. Mieszając zimne mleko i gorącą kawę, cały uzyskany płyn nabiera jednolitego finału temperatura. Problem do rozwiązania to właśnie problem jak, dlaczego i kiedy ta zasada działa w dziedzinie kwantowej.
Benjaminowi Lev i jego zespołowi udało się opracować hipotezę, która wyjaśnia, co dzieje się podczas równowagi termicznej na poziomie kwantowym
Na te pytania można było odpowiedzieć właśnie dzięki zastosowaniu wahadła Newtona w skali kwantowej. Jako szczegół powiedz, że nie stworzyli narzędzia jako takiego, ponieważ nie było kulek umieszczonych na strunach, ale zostały one użyte grupy atomów schłodzone do zera stopni, aby naładować je szeregiem lamp laserowych, które zostały później aktywowane przez silnie skoncentrowane wiązki laserowe.
Jako szczegół, powiedz, że tego typu podejście było już używane przy innych okazjach, oferując być może nie tak uderzające wyniki. Przy tej okazji badacze zdecydowali się użyć silnie namagnesowanych atomów, aby móc z większą precyzją dostosować wpływ zmian w niektórych atomach na sąsiadów. Eksperyment ujawnił dwa różne i wykładnicze kroki prowadzące do osiągnięcia równowagi termicznej, co ostatecznie pozwoliło naukowcom na opracowanie nowej hipotezy dotyczącej wszystkiego, co dzieje się na poziomie kwantowym.
Jak skomentowano Benjamin lev, główny badacz odpowiedzialny za rozwój projektu i profesor na Uniwersytecie Stanforda (Kalifornia):
Oznacza to, że możemy mieć bardzo ogólną i prostą teorię na temat tego, jak skomplikowane mogą być układy kwantowe, takie jak ten. Jest to piękne, ponieważ pozwala przetłumaczyć wszystko, co dzieje się w tym systemie, na innych.
Jeśli chcemy mieć możliwość tworzenia solidnych i użytecznych urządzeń, musimy zrozumieć, jak systemy kwantowe zachowują się poza równowagą na poziomie tak podstawowym, jak to rozumiemy z systemów klasycznych.
Więcej informacji: Przegląd fizyczny X