Є багато випадків, і як розробник я можу справді підтвердити це, коли вирішувати дуже складні проблеми, мабуть, найкращий варіант - починати дуже просто. З цієї нагоди я хочу, щоб ми поговорили про всі великі таємниці, які оточують квантову фізику, і про те, як, за необхідної допомоги Маятник Ньютона, групі дослідників зі Стенфордського університету вдалося вирішити багато з них.
Заглиблюючись трохи детальніше, мабуть, найкращий спосіб зрозуміти, чому використовувати маятник Ньютона, в деяких областях, також відомих як колиска Ньютона, - це саме знати, що це за механізм. Набагато швидшим чином ми говоримо про об'єкт, який ви можете побачити на фотографії, розташованій прямо в голові цього повідомлення, на якій ви можете побачити інструмент, у центрі якого є низка ідеально вирівняних та збалансованих кульок, які вражаються один одного протягом тривалого періоду часу.
Маятник Ньютона чудово пояснює як мить і енергія працюють дуже просто
Як деталь, скажіть вам, що цей маятник Ньютона є один з найцікавіших інструментів, коли справа доходить до пояснення того, як працюють імпульс та енергія. Далеко від усього цього, здається, що групі дослідників вдалося використовувати його для вивчення та розуміння різних квантових систем.
Для проведення цієї роботи група дослідників, яка розробила цей проект, не використовувала повномасштабний маятник Ньютона, а навпаки, одним із перших кроків, який вони зробили, було створення значно меншої версії, як і факт використання a квантова шкала. Після побудови це дозволило їм вивчити процес термізації, тобто спосіб, яким хаотичний рух квантових частинок в кінцевому підсумку призводить до стабільної теплової рівноваги.
Щоб трохи краще зрозуміти всю цю роботу і чому вона була проведена, я хотів би навести вам дуже базовий приклад. Ми всі добре знайомі з термізацією класичної фізики, якщо ви не знаєте цього терміна, скажіть, що це процес, коли, наприклад, якщо ми змішуємо холодне молоко та гарячу каву, вся отримана рідина набуває рівномірний кінцевий результат температури. Проблема, яку потрібно вирішити, полягає саме в як, чому і коли цей принцип працює в квантовій сфері.
Бенджаміну Леву та його команді вдалося розробити гіпотезу, яка пояснює, що відбувається під час теплової рівноваги на квантовому рівні
Саме на ці питання було дано відповіді завдяки використанню ньютонівського маятника в квантовій шкалі. Як деталь, скажіть, що вони не створили інструмент як такий, оскільки на струнах не було кульок, але вони були використані групи атомів, охолоджених до нуля градусів, заряджаються низкою лазерних трубок, які згодом активуються висококонцентрованими лазерними променями.
Як деталь, скажімо, що такий тип підходу вже застосовувався в інших випадках, пропонуючи, можливо, не такі вражаючі результати. З цієї нагоди дослідники вирішили використовувати сильно намагнічені атоми, щоб точніше відрегулювати вплив деяких атомів на їх сусідів. Експеримент виявив два різні та експоненціальні кроки для досягнення теплової рівноваги, що нарешті дозволило вченим сформувати нову гіпотезу про все, що відбувається на квантовому рівні.
Як прокоментував Бенджамін лев, Головний слідчий, відповідальний за розробку проекту, і професор Стенфордського університету (Каліфорнія):
Це означає, що ми можемо мати дуже загальну і просту теорію про те, наскільки складними можуть бути такі квантові системи. Це прекрасно, оскільки дозволяє перекласти все, що відбувається в цій системі, іншим.
Якщо ми хочемо мати можливість створювати надійні та корисні пристрої, ми повинні розуміти, як поводяться квантові системи з рівноваги на такому фундаментальному рівні, як ми розуміємо це з класичних систем.
посилання Фізичний огляд X