Достижение физиков открыло новые горизонты для развития квантовых датчиков в области навигации, медицины и базовых наук. Рассмотрим, как и что они сделали.
Каковы границы квантовой физики? Ученые со всего мира уже долгое время ищут ответ на этот вопрос. Чтобы использовать свойства квантового мира на практике, необходимо выяснить, демонстрируют ли объекты, значительно превышающие атомы и молекулы, квантовые эффекты, отмечает ScienceDaily.
Одним из интересных примеров являются крошечные стеклянные шарики размером примерно в сто нанометров. Хотя они все равно в тысячи раз меньше песчинки, по меркам квантового мира это довольно крупные тела. На протяжении многих лет исследователи стремились выяснить, насколько сильно проявляются квантовые свойства у таких частиц. Группа специалистов из Швейцарской высшей технической школы Цюриха при поддержке Венского технического университета достигла значимого результата. Эксперты подтвердили, что вращательные колебания таких частиц подчиняются законам квантовой физики даже при обычной комнатной температуре, а не только при глубоком охлаждении почти до абсолютного нуля.
Исследователи разработали методику, позволяющую перевести специфический аспект поведения наночастиц в квантовое физическое состояние, несмотря на то что сами частицы находятся в горячем, хаотичном окружении. Для этой цели использовались лазерные лучи и зеркальные системы.
«Мы используем наночастицу не идеально круглой, а слегка эллиптической формы. Когда такую частицу помещают в электромагнитное поле, она начинает вращаться. Наш вопрос заключался в том: можем ли мы увидеть квантовые свойства этой вращательной вибрации? Можем ли мы извлечь энергию из этого вращательного движения, пока оно не окажется преимущественно в основном квантовом состоянии?» — объясняет Карлос Гонсалес-Бальестеро из Института теоретической физики Венского технического университета.
Наконец, исследователям удалось продемонстрировать, что вращение наночастицы можно привести в состояние, которое практически идеально соответствует основному квантовому состоянию. Что удивительно, частице для этого вовсе не потребовалось охлаждение — наоборот, ее температура возросла до нескольких сотен градусов.
«Необходимо рассматривать различные степени свободы по отдельности. Это позволяет очень эффективно снизить энергию вращательного движения, не уменьшая при этом внутреннюю тепловую энергию наночастицы. Удивительно, но вращение может, так сказать, застыть, даже если сама частица имеет высокую температуру», — подводит итог эксперт.
Таким образом, было создано состояние, которое значительно превосходит предыдущие достижения в аналогичных исследованиях с точки зрения чистоты в рамках квантовой физики. И все это без необходимости в предварительном охлаждении. По словам Карлоса Гонсалеса-Бальестеро, представлен очень перспективный и удобный с практической точки зрения подход, который позволяет расширить границы квантовой физики.
Фото: hi-tech.mail.ru