Kā Viņš To Izdarīja? Fiziķu Demonstrāciju Kvantu Levitācija

{h1}

Fiziķis subirs sačdevs 1. Oktobrī perimetra institūtā sniedza dzīvu lekciju, kurā izskaidroja kvantu saķeres pamatus un levitēja supervadītājus.

Neliels kubiņš, kas peld un iekrīt midairā, izklausās kā kaut kas tieši no “Harija Potera”, bet Hārvarda fiziķim Subir Sachdev nav nepieciešama maģija priekšmetu pārvietošanai.

Prezentācijas laikā Perimetra institūtā 1. oktobrī Sachdev veica levitācijas demonstrāciju, izmantojot magnētu un supravadītāju. Supravadītāji ir neticami materiāli, kas var vadīt elektrību ar nulles pretestību. Bet, lai radītu supravadītspēju, materiālam jābūt ārkārtīgi aukstam, un tāpēc Sačdevs uz supravadītāja izlēja šķidru slāpekli, kas ir aptuveni mīnus 320 grādi pēc Fārenheita (mīnus 195 grādi pēc Celsija), lai izraisītu tā supravadītspējas stāvokli.

"Viena no supravadītāju galvenajām īpašībām ir tā, ka tā ienīst magnētiskos laukus," savas Savitācijas demonstrācijas laikā sacīja Sačdevs. Un tā kā supravadītājs "atgrūž" magnētu, magnētiskais kubs tiek pacelts gaisā. Magnēts nokrist pēc tam, kad supravadītājs atkal sāk sasilt.

Bet supravadītāji nav domāti tikai levitācijas demonstrācijām, sacīja Sačdevs. [7 klasisko rotaļlietu foršā fizika]

"Jācer, ka šie materiāli kaut kam tiešām būs noderīgi," sacīja Sačdevs.

Supravadošajiem materiāliem jābūt ārkārtīgi aukstiem, lai saglabātu to supravadītspējas stāvokli, un fiziķi meklē materiālus, kas varētu kalpot par augstas temperatūras supravadītājiem.

Augstas temperatūras supravadītājiem var būt plašs pielietojums, ieskaitot MRI mašīnās, motoros, ģeneratoros, kodolsintēzes reaktoros un strāvas kabeļos ar zemu zudumu.

Kvantu mehānika 101

Fiziķi joprojām nav pilnībā pārliecināti, kas supravadītājam piešķir maģiski līdzīgās īpašības un kāpēc supravadītspēja nedarbojas virs noteiktas temperatūras, taču Sačdevs sacīja, ka, viņaprāt, viņš ir diezgan tuvu atbildei.

Bet, lai saprastu, kā darbojas supravadītājs, "jums jāzina daži kvantu mehānikas pamati", pēc savas levitācijas demonstrācijas sacīja Sačdevs. Kvantu mehānikas galvenā ideja ir tāda, ka tāds objekts kā elektrons vai fotons uzvedas gan kā daļiņa, gan kā vilnis, sacīja Sačdevs.

"Tā ir viena no galvenajām kvantu mehānikas noslēpumainajām īpašībām," sacīja Sačdevs.

Otra dīvaina kvantu daļiņu īpašība ir tā, ka tās var pastāvēt vairākās vietās vienlaikus - parādību, ko sauc par superpozīciju. Bet superpozīcija ir trausla valsts. Brīdī, kad zinātnieki mēģina izmērīt daļiņas, superpozīcijas stāvoklis sabrūk un daļiņas eksistē tikai vienā vietā. Pirms daļiņas tiek traucētas, tās eksistē vairākās vietās vienlaicīgi, un "jā, jums tas vienkārši ir jāpieņem", Sachdev jokoja prezentācijas laikā.

Kvantu sapīšanās

Kvantu sapīšanās ir superpozīcija plašākā mērogā - kaut kas tāds, ko Sačdevs aprakstīja savas sarunas laikā. Daļiņas kļūst savītas, kad tās mijiedarbojas viena ar otru. Sapīšanās nozīmē, ka, veicot darbību vienai daļiņai, tā tieši ietekmē šīs daļiņas sapinušos partneri neatkarīgi no tā, cik tālu viņi atrodas. [Kā darbojas kvantu sapīšanās (infografika)]

Sačdevs sacīja, ka labs veids, kā par to domāt, ir iedomāties, kā griežas divi iepinušies elektroni. Elektroni vai nu griežas pulksteņrādītāja virzienā ("grieziens uz augšu") vai pretēji pulksteņa rādītāja virzienam ("pagrieziens" uz leju).

"Vai kreisais elektrons ir uz augšu vai uz leju?" Sačdevs jautāja auditorijai. "Atbilde tiešām ir abas." Un tas attiecas uz abiem elektroniem.

Elektroni paliks šādā superpozīcijas stāvoklī, līdz kāds izmērīs vienu no divām daļiņām. Ja, mērot vienu elektronu, ir vērsts augšup, tā sapinies partneris uzreiz iegūst pagriezienu uz leju. Tas ir taisnība neatkarīgi no tā, cik tālu elektroni atrodas, pat ja viens elektrons palika uz Zemes, bet otrs tika starots uz Mēness.

Sačdevs sacīja, ka, viņaprāt, īpaša veida šī kvantu saķeršanās ir atbildīga par supervadītāju maģiskajām īpašībām.

Kristālisks savienojums ar nosaukumu YBCO (itrija bārija vara oksīds) ir pirmais zinātnieku atklātais materiāls, kas var darboties kā supravadītājs temperatūrā virs šķidrā slāpekļa viršanas punkta (mīnus 320 grādi pēc Fārenheita). Sachdev teica, ka vara atomi šajā vielā ir vissvarīgākā savienojuma sastāvdaļa. Elektroni ap vara atomiem sapārosies, un "katrs elektronu pāris atrodas visur [materiālā] vienlaicīgi", sacīja Sačdevs, vienlaikus parādot pārī savienoto elektronu diagrammu. Šis superpozīcijā iesaistīto daļiņu salipums rada supravadītspēju.

Kvantu iespraušana supravadītājā ir nedaudz sarežģītāka, sacīja Sačdevs. Šķiet, ka elektronu pāri apmainās ar partneriem, veidojot to, ko viņš sauc par "liela attāluma iesaisti".

Uzzinot vairāk par iesiešanu lielos attālumos, skaidroja Sačdevs, radīsies labāki supravadītāji augstā temperatūrā. Pamata tehnoloģija jau pastāv, taču citi šķēršļi neļauj lielos daudzumos izmantot supravadītājus augstā temperatūrā. Piemēram, supravadītāju izmantošanai par elektrolīnijām būtu vajadzīgas milzīgas starta izmaksas, sacīja Sačdevs.

"Vienkārši padomājiet par visu strāvas kabeļu nomaiņu zem Ņujorkas," sacīja Sačdevs.

Sekojiet Kelly Dickerson on Twitter. Seko mums @wordssidekick, Facebook &. Oriģināls raksts par Dzīvā zinātne.


Video Papildinājums: .




Pētniecība


Bigfoot Fbi Fails Atklāj Dīvaino Monstru Mednieka Un 15 Noslēpumaino Matiņu Stāstu
Bigfoot Fbi Fails Atklāj Dīvaino Monstru Mednieka Un 15 Noslēpumaino Matiņu Stāstu

Retais Tauriņš Ir Daļēji Tēviņš, Pusmātīte
Retais Tauriņš Ir Daļēji Tēviņš, Pusmātīte

Zinātne Ziņas


Gripas “Slepeni Raidītāji” Aktivizē Dažādus Gēnus
Gripas “Slepeni Raidītāji” Aktivizē Dažādus Gēnus

Kādas Ir Lielākās Saldūdens Zivis Pasaulē?
Kādas Ir Lielākās Saldūdens Zivis Pasaulē?

Swimovate Poolmate Live Review: Swim Tracker
Swimovate Poolmate Live Review: Swim Tracker

Pētījums: Jūsu Personība Var Mainīties (Un Droši Vien Vajadzētu)
Pētījums: Jūsu Personība Var Mainīties (Un Droši Vien Vajadzētu)

5 Lietas, Kuras Nezinājāt Par Sauļošanās Līdzekli
5 Lietas, Kuras Nezinājāt Par Sauļošanās Līdzekli


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

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com