Срочные новости раздела
«Квантовые торнадо» создают переход от классической к квантовой физике

«Квантовые торнадо» создают переход от классической к квантовой физике

Все, происходящее на просторах Вселенной, подчиняется двум несовместимым на первый взгляд наборам законов физики — существует классическая физика, действующая в масштабе окружающего нас мира, и существует жуткая квантовая механика, проявляющаяся на уровне атомов и субатомных частиц. И недавно, ученым из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) удалось создать своего рода «квантовые торнадо», структуры, постоянно совершающие переходы из мира классической физики в мир кантовой механики и наоборот.

Развитие облака атомов от классической «игольчатой» структуры (слева) к серии «квантовых торнадо» (справа)© Massachusetts Institute of Technology, MIT

Как, наверное, хорошо известно нашим постоянным читателям, в мире квантовой механики становятся возможными такие вещи и события, которые ломают все наше представление, сформированное повседневными наблюдениями за окружающим миром. К примеру, квантовые частицы могут существовать сразу в нескольких местах, туннелироваться через непреодолимые барьеры и моментально обмениваться информацией, невзирая на огромные расстояния.

Эти и другие «чудеса» квантового мира возникают вследствие различных типов взаимодействий между частицами, что является предметом многих научных исследований. Однако, при попытках исследований таких хрупких квантовых взаимодействий в это начинают вмешиваться проявления мира классической физики. А одним из способов избежать такого вмешательства и усиления квантовых эффектов является охлаждение частиц и атомов до температур, очень и очень близких к точке абсолютного нуля. При этом возникает экзотическое состояние вещества, именуемое конденсатом Бозе-Эйнштейна, демонстрирующее квантовое поведение на большем масштабе, доступном для нашего восприятия.

Однако в своих экспериментах физики MIT отошли от традиционного пути, и вместо традиционного конденсата Бозе-Эйнштейна использовали так называемую квантовую жидкость Холла. Этот еще более странный тип материи в оригинале состоит из облаков свободных электронов, пойманных в ловушки магнитных полей, эти облака начинают взаимодействовать друг с другом весьма необычными способами, что приводит к появлению совсем уж «диких» квантовых эффектов. Однако, вместо электронов, которые с большим трудом поддаются контролю и наблюдению, физики MIT использовали облако из миллиона атомов натрия, охлажденных до сверхнизкой температуры.

«Мы заставили эти холодные атомы натрия вести себя подобно электронам в магнитном поле» — пишут исследователи, — «При этом мы получили достаточно высокий уровень контроля над происходящим и смоги визуализировать поведение даже отдельных атомов, что дало нам возможность увидеть, повинуются ли они законам квантовой механики».

Облако холодных атомов было помещено в электромагнитную ловушку и раскручено до скорости 100 оборотов в секунду. Под воздействием вращения облако растянулось по высоте, становясь мо мере увеличения высоты все тоньше и тоньше. И на каком-то этапе этого процесса атомы натрия «переключились» на квантовое поведение.

После такого переключения «игла» атомов начала изгибаться и перевиваться, что привело к ее распадению на отдельные сегменты. Эти вращающиеся сегменты сформировали странную структуру, напоминающую структуру кристалла, которая и была описана учеными термином «квантовое торнадо». Поведение этого «торнадо» определяется исключительно взаимодействиями между атомами, а само «торнадо» постоянно находится в колебательном режиме, подчиняясь то законам классической физики, то квантовой механики.

«Этот эксперимент является своего рода демонстрацией идеи, как взмах крыльев бабочки в Китае, к примеру, может стать зародышем, который разовьется в разрушительный ураган на другой стороне земного шара» — пишут исследователи, — «В нашем эксперименте также имеется «квантовая погода», жидкость Холла, из-за ее квантовой нестабильности в ней возникает и развивается «шторм», состоящий из меньших облаков и завихрений. И мы очень рады, что стали первыми людьми, увидевшими воочию такие квантовые эффекты».

Статья опубликована в журнале Nature Источник: dailytechinfo.org

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

РИА Новости. Ученые из Великобритании и США разработали новый метод оценки графиков эволюции биологических видов на основе геномных данных. Авторы доказали, что современные группы млекопитающих
подробнее...

Коллектив исследователей, в составе которого сотрудники УрФУ, выяснил, как наногель перемещается в гидродинамическом потоке кровеносных сосудов. Иными словами, как умный носитель для лекарства
подробнее...

Избранные астрономические события месяца (время всемирное):
подробнее...

Машинное обучение позволило испанским ученым детально проанализировать микросъемку «ремонта» ДНК в живой клетке. Исследователи открыли несколько новых белков, участвующих в этом процессе, и
подробнее...

Ученые из Японии и Австралии узнали, что грань между ядовитыми и неядовитыми млекопитающими и змеями размыта сильнее, чем предполагали. Также они выяснили, что при определенных условиях неядовитые
подробнее...

Исследователи из Университета Макмастера, Университета Альберты, Американского музея естественной истории и правительства канадской территории Юкон представили образцы ДНК за период от 30 до 3 тысяч
подробнее...

Эмбрион овирапторозавра свернулся в позу, характерную для современных птенцов. Открытие указывает на то, что эта особенность могла развиться сначала у нелетающих тероподов в меловом периоде. Об этом
подробнее...

Сколько копий каждого гена нужно любому виду животных и растений, чтобы он процветал в ареале своего существования, хорошо размножался и расширял среду своего обитания? Природа не дает простого ответа
подробнее...

Пока гигантские динозавры правили сушей, в морской пучине царили другие чудовища — как выясняется, не менее грандиозные. И даже первые их представители были очень велики.
подробнее...

Российские ученые исследовали, как меняется метаболизм хвостатой амфибии — сибирского углозуба — в ответ на замораживание. В отличие от других земноводных, животное использует в качестве «антифриза»
подробнее...

На ускорителе NSCL удалось получить рекордно легкие ядра магния, содержащие всего семь нейтронов. Магний — 12-й элемент Периодической таблицы и один из самых распространенных в земной коре. Он
подробнее...

Ученые Санкт-Петербургского государственного университета и Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени академика Н. В. Лаверова Уральского отделения РАН выяснили, что
подробнее...

Согласно новому исследованию, железы на нижней стороне брюшка гигантских шершней выделяют особое сигнальное вещество. Поэтому перед проникновением в пчелиный улей шершень трется об него брюшком, чтобы
подробнее...

Ученые из Мемориального онкологического центра имени Слоуна — Кеттеринга создали  новую разновидность  генетически модифицированных иммунных клеток, которые смогут бороться с опухолями, остававшимися
подробнее...

Ученые-физики из Европейской организации ядерных исследований CERN провели ряд исследований и определили, что антиматерия взаимодействует с гравитацией, подобно обычной материи, и падает в
подробнее...

Почти полная плечевая кость панголина из палеонтологического памятника Грэунчану в Румынии стала окончательным доказательством, что эти животные жили в Европе в эпоху плейстоцена. До этой находки
подробнее...

Московские ученые совместно с американскими коллегами придумали методику, которая позволит раскрыть особенности работы ядерных некодирующих РНК. Эти молекулы управляют активностью генома,
подробнее...

Новое исследование Патриции Бреннан и Дары Орбах — биологов из Колледжа Маунт-Холиок в штате Массачусетс (США) — показало, что у людей и дельфинов еще больше общего, чем мы предполагали. Исследователи
подробнее...