Frankena Fizika: Atomi Sadalās Divos Un Saliec Kopā

{h1}

Zinātnieki ir ne tikai sadalījuši atomus, bet arī salikuši tos kopā - kvantu fizikas feat, kam ir tehnoloģiju pielietojums.

Fiziķi tikko ir palielinājuši savu ante: ne tikai ir sadalījuši atomus, bet, pat grūtāk, viņi ir salikti tos kopā.

Viņu noslēpums? Kvantu fizika. Zinātnieku komanda spēja "sadalīt" atomu divos iespējamos spin stāvokļos uz augšu un uz leju un izmērīt atšķirību starp tiem pat pēc tam, kad atoms atsāka viena stāvokļa īpašības.

Pētījums nebija tikai kvantu fiziķu spēles laiks: tas varētu būt atspēriena punkts kvantu datora izstrādei, veids, kā simulēt kvantu sistēmas (jo, šķiet, notiek augu fotosintēze un citi dabiski procesi), kas daudz vairāk palīdzētu atrisināt sarežģītas problēmas. efektīvāk, nekā to spēj mūsdienu datori.

Komanda Bonas universitātē Vācijā veica variācijas slavenajā dubultās spraugas eksperimentā, kas parāda, kā šķietami cietās daļiņas (atomi, elektroni un tamlīdzīgi) var izturēties kā viļņi. Pētnieki atklāja, ka viņi var nosūtīt atomu uz divām vietām vienlaikus, atdalot tos ar 10 mikrometriem (milimetra simtdaļa - milzīgs attālums atomā). [Grafisks attēls: Skaidrākas dabas sīkākās daļiņas]

Divkāršās spraugas

Klasiskajā dubultās spraugas eksperimentā atomi tiek izšauti pie sienas ar diviem pārtraukumiem tajā, un tie iziet cauri otrajai pusei, kur nonāk trieciendetektoram, izveidojot tāda veida traucējumus, kas sagaidāmi no viļņa. Ja atomi izturējās tā, kā mēs intuitīvi domājam, ka daļiņas izturēsies, tiem vajadzētu izkļūt no vienas vai otras spraugas bez traucējumiem. Tā kā arvien vairāk un vairāk atomu izgāja caur spraugām, ap diviem punktiem aiz spraugām vajadzētu būt to kopai.

Tā kā šī ir kvantu mehānika, tas nenotiek.

Tā vietā ir traucējumu shēma, kas parāda virsotnes un ielejas. Atomi uzvedas kā gaismas viļņi. Atoms atrodas divās vietās vienlaikus.

Bet, ja jūs mēģināt redzēt atomu vienā vai abās vietās, tas "sabrūk" vienā, jo tā ievērošanas akts nosaka tā likteni; līdz ar to traucējumu modelis pazūd.

Atomu dvīņi

Eksperimentā Bonā pētnieki secīgi izšāva divus lāzerus pie viena cēzija atoma, pārvietojot to pa kreisi vai pa labi. Lāzeri ļāva pētniekiem precīzi kontrolēt atoma kustību tādā veidā, kā tas nebūtu vecmodīgajā dubultā spraugā. (Pirms lāzera apdedzināšanas pētnieki atomu atdzesēja līdz matiem ar absolūto nulli, novēršot lielāko daļu paša kustības.)

Katram atomam ir griešanās stāvoklis, kas ir vai nu uz augšu, vai uz leju. Pārvietojot atomu uzreiz divos virzienos (izmantojot abus lāzerus), zinātnieki spēja panākt, ka tas "sadalās". Atšķirībā no atoma sadalīšanas tā sastāvā esošajās subatomiskajās daļiņās, kā tas notiek radioaktīvās sabrukšanas gadījumā, šajā gadījumā atoms būtībā sadalījās dvīņu kopumā. Tas bija divos štatos vienlaikus - augšup un lejup. [Vītā fizika: 7 prātojoši atradumi]

Nav iespējams vienlaikus redzēt abus stāvokļus. Ja kāds mēģinātu izmērīt atoma stāvokli, tas “sabruktu” vienā stāvoklī. Bet, aplūkojot atomu tā ceļojuma beigās, var izmērīt abu stāvokļu kombināciju.

Tā kā atomi - un citas kvantu daļiņas - uzvedas kā viļņi, tām ir fāzes, tāpat kā viļņi. (Fāze ir konkrēts punkts viļņa ciklā, un to mēra ar grādiem. Divi viļņi, kas ir vienādas formas un ir 180 grādu fāzes viens pret otru, cits citu atcels, jo viena mala izlīdzināsies ar otra galu. Viļņi, kas atrodas fāzē viens ar otru, tiks saskaitīti, jo viena virsa izlīdzināsies ar otru.

Lāzers izkropļo viļņa fāzi, kad tas pārvieto atomu pa kreisi vai pa labi. Tātad tagad ir atšķirība divu spin stāvokļu fāzēs, kad atoms nonāk galamērķī un vairs nav “sadalīts”. Kaut arī abus stāvokļus nav iespējams redzēt uzreiz, kad ceļojuma beigās tiek aplūkots atoms, var izmērīt abu stāvokļu kombināciju.

Kontrolēt kvestu

Papildus šīs fāzes starpības mērīšanai pētnieki redzēja arī "delokalizāciju" - dubulto ceļu caur kosmosu, kuru atoms veic - lielākā attālumā nekā jebkad agrāk mikrometru skalā, nevis nanometros.

Tā ir šī atomu divējāda daba, ko sauc par superpozīciju, kas kvantu datorus padarīs tik jaudīgus. Biti (pazīstami kā “kvīti”) varētu būt vairāk nekā vienā stāvoklī vienlaikus, ļaujot veikt aprēķinus, kas parastajiem datoriem prasītu ārkārtīgi ilgu laiku. Tas arī nozīmē, ka kvantu datori varētu būt noderīgi citu kvantu sistēmu simulēšanai.

Fiziķis Andrea Alberti, viens no darba līdzautoriem, sacīja, ka nākotnē pētnieki vēlas eksperimentēt ar vairāk atomiem. "Ar diviem atomiem jums ir četras dažādas trajektorijas, bet tikai viena ir tur, kur viņi" satiekas "," viņš teica. Kontrolējot vairāk atomu fāzi, jums ir vairāk bitu. Varētu domāt par diviem bitiem visos četros iespējamos stāvokļos vienlaikus.

Viņš sacīja, ka nav skaidrs, kāds minimālais bitu skaits būs nepieciešams, lai izveidotu strādājošu kvantu datoru. Bet tas, ka zinātnieki var kontrolēt viena atoma fāzes stāvokļus, nozīmē, ka vajadzētu būt iespējai to pašu darīt ar vairākiem.

Alberti teica, ka ir jāizveido veids, kā simulēt kvantu sistēmas. Šobrīd tas ir grūti, jo aprēķini ir tik sarežģīti. Bet kvantu skaitļošanas sistēma izmanto šādus aprēķinus labāk nekā klasiskais dators.


Video Papildinājums: .




Pētniecība


Bikini Efekts Padara Vīriešus Impulsīvus
Bikini Efekts Padara Vīriešus Impulsīvus

Lielo Pēdu Dns Ir Atklāts? Ne Tik Ātri
Lielo Pēdu Dns Ir Atklāts? Ne Tik Ātri

Zinātne Ziņas


Fotoattēli: Ķīnā Atklātie Seno Pterozauru Olas Un Fosilijas
Fotoattēli: Ķīnā Atklātie Seno Pterozauru Olas Un Fosilijas

X-Ray Video Fiksē Cirkšņu Metamorfozi
X-Ray Video Fiksē Cirkšņu Metamorfozi

Noslēpumains, Ultrabright Fireball Svītras Pāri Debesīm Virs Kanādas
Noslēpumains, Ultrabright Fireball Svītras Pāri Debesīm Virs Kanādas

Gibraltāra Šaurums: Kur Atlantijas Okeāns Satiek Vidusjūru
Gibraltāra Šaurums: Kur Atlantijas Okeāns Satiek Vidusjūru

Pārbaudiet Nacionālo Parku Šajā Nedēļas Nogalē Bez Maksas!
Pārbaudiet Nacionālo Parku Šajā Nedēļas Nogalē Bez Maksas!


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com