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

Вирусологи идентифицировали 5504 новых вида вирусов в образцах океанской воды. Вирусы были обнаружены с помощью алгоритма машинного обучения при обследовании 35 000 проб воды со всего мира.
подробнее...

Группа астрономов при помощи Очень Большого телескопа Европейской Южной обсерватории (VLT ESO) наблюдала новый вид звездных взрывов — вспышку микроновой. В ходе каждой такой вспышки, происходящей на
подробнее...

Биологи собрали de novo геном динго и сравнили его с геномами пяти пород домашних собак. Оказалось, что динго — сестринская группа по отношению к домашним собакам. Ученые также обнаружили у динго и
подробнее...

Международная группа палеонтологов обнаружила новые доказательства того, что у птерозавров, летающих родственников динозавров, были перья и они могли контролировать их цвет с помощью пигментов
подробнее...

Российские ученые применили новейшую технологию на основе машинного обучения, позволившую точно определить очень близкие виды насекомых, сообщает пресс-служба Российского научного фонда
подробнее...

Американские исследователи определили, что останки пауков олигоценового периода (примерно 23-34 миллиона лет назад) дошли до наших дней благодаря микроводорослям и уникальной химии членистоногого,
подробнее...

После того, как самцы паука Philoponella prominens, обитающего в Китае, Корее и Японии, спариваются с самкой, они резко отпрыгивают от самки со скоростью до 88 сантиметров в секунду. Исследователи из
подробнее...

Корейские ученые разработали новую платформу для редактирования генов – TALED. С ее помощью они смогли поменять аденин на гуанин – азотистые основания ДНК – в митохондриях, сообщает Институт
подробнее...

Ученые из Великобритании и Мексики обнаружили в мексиканских лесах шесть новых видов лягушек, которые достигают в длину не больше 15 миллиметров. Взрослые самцы самого маленького из этих видов,
подробнее...

Развитие молекулярной биологии и биотехнологий позволило создать множество биосенсоров и тестов для диагностики — от быстрых анализов на COVID-19 до экспресс-тестов на патогены, поражающие
подробнее...

Сотрудники Музея землеведения МГУ предложили гипотезу, согласно которой массовые вымирания, неоднократно случавшиеся в истории Земли, могли быть запущены движением литосферных плит. В результате этого
подробнее...

Исследователи из Европейской молекулярно‑биологической лаборатории (EMBL) в Барселоне создали 3D-модель in vitro, которая имитирует, как структуры-предшественники, дающие начало позвоночнику,
подробнее...

Международная группа ученых из России и Германии открыла механизм работы на атомном уровне важного клеточного белка бактериородопсина. Оказывается, с помощью света белок организует «протонные провода»
подробнее...

Ученые эксперимента CMS на Большом Адронном Коллайдере выполнили самое точное на сегодняшний день измерение массы истинного (top) кварка — самой тяжелой из известных элементарных частиц. Полученная
подробнее...

Японские палеонтологи описали два новых вида нелетающих лебедей, которые обитали в Японии 11,5 миллиона лет назад. Ученые назвали их Annakacygna hajimei и A. yoshiiensis. Эти лебеди отличались от
подробнее...

Исследователи Института цитологии РАН (ИНЦ РАН) выяснили, что транскрипционный фактор Zeb1, в частности, способствующий метастазированию раковых клеток молочной железы, при повышении его концентрации
подробнее...

Сотрудники лаборатории терагерцовой спектроскопии МФТИ обнаружили, что вода в белках, отвечающих за обеспечение живых систем энергией, и вода, на которую воздействуют постоянным электромагнитным полем
подробнее...

Физики из Канады, Китая и России провели детальное вычисление энергий и ширин нескольких уровней пионного гелия. В своих расчетах они добились относительной погрешности в четыре миллиардных доли, что
подробнее...