loader
Срочные новости раздела
Найден новый квантовый эффект: спин-вращательная связь

Найден новый квантовый эффект: спин-вращательная связь

Представьте себе танцовщицу, вращающуюся на кончиках пальцев ног вокруг своей оси, при этом, сама танцовщица находится на вращающейся карусели. При некотором невезении для этой танцовщицы в определенный момент времени ее собственный момент вращения может сложиться с моментом вращения карусели, и на ее тело будет воздействовать нагрузка, которая может привести к травме. Ученые из Венского технологического университета (TU Wien) обнаружили, что подобное явление может возникать и в квантово-механических системах, а обнаружено это было в ходе эксперимента, в котором вращающийся вокруг своей оси нейтрон пересекал вращающееся магнитное поле.

© Laurent Thion/ILL

Напомним, что под понятием спина элементарной частицы подразумевается угловой момент ее орбитального вращения.

«В данном случае спин — это угловой момент вращения объекта, близкого по размеру к бесконечно малой точке» — пишут исследователи, — «Подобные вещи практически не проявляются в нашей повседневной жизни, но законы квантовой механики дают нам возможность понять, как это все работает в некоторых случаях».

Еще в 1988 году ученые предсказали, как должен себя вести нейтрон, попав внутрь вращающейся среды (магнитного поля в частности). В этом случае должно произойти объединение спина нейтрона и момента вращения магнитного поля, но до последнего времени никому не удавалось продемонстрировать это экспериментально. «Нам же для этого потребовалось несколько лет работы и несколько не очень удачных попыток» — пишут исследователи.

В экспериментах нейтрон, подобно вращающемуся танцору на вращающейся карусели, пересекает область, в которой при помощи специальной катушки создается вращающееся магнитное поле. При этом, спин нейтрона до входа в магнитное поле и после выхода из него остается неизменным. Инерционные эффекты, воздействующие на нейтрон, проявляются только в области магнитного поля и это можно обнаружить только при помощи квантовой механики.

В недрах исследовательской установки нейтронный луч расщепляется на два независимых луча. Один из этих лучей проходит через область вращающегося магнитного поля, а второй не подвергается никаким внешним воздействиям. После этого оба луча вновь объединяются в один луч. Если рассматривать какой-нибудь отдельный нейтрон, то он, согласно причудам квантовой механики, находится одновременно в двух расщепленных лучах, и в первом луче инерциальные эффекты немного изменяют длину волны волновой составляющей этой квантовой частицы. В результате этого после сложения лучей волны или усиливают, или гасят друг друга, создавая картину наподобие интерференционной.

Самой сложной задачей, с которой довелось столкнуться исследователям, стала конструкция катушки, способной вырабатывать вращающееся магнитное поле. При этом, в самой катушке должно было быть маленькое окошко, через которое нейтронный луч проникал в область создаваемого ею магнитного поля. Подходящая геометрия обмоток этой катушки была получена при помощи компьютерного моделирования, а система была изготовлена и первоначально испытана на источнике нейтронов в Венском технологическом университете. Окончательные же эксперименты и измерения проводились на установке ILL, Гренобль, Франция.

«Во время наших экспериментов мы воспроизвели чисто квантово-механический эффект, который даже не может быть понят с точки зрения классической физики» — пишут исследователи, — «Пока мы еще не знаем и даже не можем предположить, в каких практических областях это все может быть использовано. Но обнаруженный нами эффект реально существует и поиски области применения для него являются теперь только делом времени».

Статья опубликована в журнале npj Quantum Information Источник: dailytechinfo.org

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Используя микроскопически точные технологии 3D-печати и звуковые волны в качестве пинцета, ученые из Стэнфордского университета (США) и Венского технического университета (TU Wien, Австрия) создали
подробнее...

Обнаруженная на юге Англии окаменелость зафиксировала палеобиологическое событие, которое произошло порядка 200 миллионов лет назад, и стала уникальной иллюстрацией того, как безрассудно и жестоко
подробнее...

Многобугорчатые, или мультитуберкуляты, – это отряд вымерших растительноядных млекопитающих, которые появились в середине юрского периода и на 25 миллионов лет пережили динозавров. Они были довольно
подробнее...

На территории Канады и США были замечены особи азиатского вида шершней Vespa mandarinia, самого крупного среди всех шершней. Если такой шершень жалит человека, тот испытывает сильную боль, но особенно
подробнее...

Сотрудники лаборатории макроэкологии и биогеографии беспозвоночных СПбГУ на основе ранее опубликованных данных и собственных исследований дали оценку видовому разнообразию пресноводных моллюсков
подробнее...

Группа астрономов из Европейской южной обсерватории (ESO) и других институтов открыла черную дыру всего в тысяче световых лет от Земли. Эта черная дыра ближе к Солнечной системе, чем все остальные,
подробнее...

Ученые из Полевого музея Чикаго (США) изучили окаменелости раннего ихтиозавра Cartorhynchus lenticarpus и выяснили, что у этого морского ящера глубоко в челюсти были круглые зубы. Этими зубами морская
подробнее...

Исследователи Санкт-Петербургского государственного университета расшифровали геном Intoshia variabili — самого маленького представителя паразитов из группы ортонектид. Оказалось, на данный момент его
подробнее...

Международная команда ученых изучила снимки поверхности астероида Рюгу, сделанные японским зондом Hayabusa-2, и выяснила, что это небесное тело столкнулось с периодом сильного солнечного нагрева.
подробнее...

РИА Новости. Американские и британские ученые составили интерактивную карту мира, на которую нанесли максимальные для каждого региона комбинации температур и влажности — показатель, который лучше
подробнее...

Ученые из Сиднейского университета  выявили ген, обеспечивающий капским медоносным пчелам способность размножаться без оплодотворения.
подробнее...

В последние годы ученые обнаруживают все больше гигантских вирусов, которые по своим размерам превышают более 300 нанометров, обладают геномом длиннее 200 тысяч пар оснований, вирионами свыше 0,2
подробнее...

Ученые исследуют устройство шестиугольника Сатурна — удивительной волновой структуры, которая окружает полярную область планеты и имеет четкую геометрическую форму, —  пишет eurekalert.org.
подробнее...

Серия экспериментов на черепах азиатских крокодилов гавиалов показала, что все существующие представления о типично «женских» и «мужских» чертах анатомии динозавров могут быть ошибочными.
подробнее...

Международная группа исследователей, изучавшая генетическое разнообразие жителей Перу, заявила о том, что им удалось обнаружить самый сильный генетический фактор, оказывающий влияние на рост.
подробнее...

Российские ученые нашли новые свидетельства того, что космические нейтрино высоких энергий появляются вблизи сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Об этом пишет пресс-служба МФТИ со ссылкой на
подробнее...

Российские палеонтологи описали первого найденного в европейской части России гигантского динозавра из группы завропод. Окаменевшие позвонки этого родственника диплодоков ученые нашли в подмосковном
подробнее...

Руководитель лаборатории оптики спина СПбГУ профессор Алексей Кавокин стал первым за всю историю российским ученым, удостоенным премии Quantum Devices Award. Эту награду вручают за новаторский вклад в
подробнее...