Kvantu Daļiņas Pa Ceļam Ved Visvairāk Ceļoto

{h1}

Pirmoreiz fiziķi ir izmantojuši vienādojumu, lai kartētu ceļa kvantu daļiņas, kuras, visticamāk, izmantos, pārejot no viena kvantu stāvokļa uz otru.

Pirmoreiz fiziķi ir kartējuši ceļu, kuru daļiņas, visticamāk, ved, pārejot no viena kvantu stāvokļa uz otru.

Fizikā jēdziens, ko sauc par "vismazākās darbības ceļu", apraksta trajektoriju, pa kuru objekts visticamāk iet, līdzīgi pazīstamajam "vismazākās pretestības ceļa" jēdzienam. Piemēram, mētāts futbols seko paraboliskam lokam pa gaisu, nevis izgriežas trakās cilpās vai līkločos. Tas ir tāpēc, ka parabolas ceļš prasa mazāk "darbību" nekā cilpas vai zigzaga ceļš.

Tomēr fiziķi nezināja, vai kvantu daļiņas, piemēram, elektroni, neitrīni vai fotoni, ievēro tos pašus noteikumus. Šķiet, ka daudzi no klasiskajiem fizikas noteikumiem neattiecas uz šīm sīkajām daļiņām. Tā vietā tos pārvalda dīvaini kvantu mehānikas likumi, kurus pat Einšteins sauca par "spocīgiem". [Priecīgs fizika: stilīgākās mazās daļiņas dabā]

Kvanta daļiņas var pastāvēt valstīs, kur tās atrodas vairākās vietās vienlaikus - parādību, ko sauc par superpozīciju. Matemātiskais vienādojums, ko sauc par viļņa funkciju, apraksta daudzas iespējamās vietas, kur vienlaikus varētu pastāvēt kvantu daļiņa. Bet, tiklīdz kāds mēģina izmērīt vienas no šīm daļiņām atrašanās vietu vai ātrumu, tās viļņa funkcija sabrūk un daļiņa parādīsies tikai vienā vietā, nonākot atpakaļ parastās fizikas likumos.

Tas ļoti sarežģī kvantu daļiņu izpēti, jo brīdī, kad zinātnieki sāk zondēt, daļiņu kvantu stāvokļi sabrūk. Tomēr fiziķi ir izstrādājuši veidu, kā izolēt trakulīgo kvantu pasauli un iesaistīties tajā neinvazīvā veidā; tas viņiem ļauj kartēt ceļu, kuru daļiņas, visticamāk, ved, pārejot no viena stāvokļa uz otru.

"Tas ir liels sasniegums, lai spētu uzraudzīt kvantu sistēmas," žurnālam WordsSideKick.com pastāstīja Ročesteras universitātes fiziķis Endrjū Jordāns, kurš strādāja pie oriģinālās teorijas. "Mēs tikai saskrāpējam šeit atļauto fizikas veidu virsmu."

Jordānija izstrādāja teoriju un ierosināja šo ideju eksperimentālajiem fiziķiem Kalifornijas universitātē, Bērklijā un Vašingtonas universitātē Sentluisā, kuri palīdzēja izveidot eksperimentu, lai to pārbaudītu. Vašingtonas universitātes fizikas profesors Katers Morčs ieskicēja iespējamos ceļus, kādos varētu nokļūt daļiņas, pēc tam aptaujāja pētījumu komandu, lai redzētu, kuru ceļu, viņuprāt, eksperiments visticamāk atklāj.

"Mēs visi esam eksperti, bet neviens tam nepiekrita," Murch stāstīja WordsSideKick.com. "Mums nebija ne mazākās nojausmas, kā viens kvantu stāvoklis nonāk citā."

Supravadošā ķēde darbojas kā mākslīgs atoms. Ierīce jāuztur tikai dažus grādus virs absolūtās nulles, lai siltums netraucētu mikroviļņiem, kas plūst caur ierīci.

Supravadošā ķēde darbojas kā mākslīgs atoms. Ierīce jāuztur tikai dažus grādus virs absolūtās nulles, lai siltums netraucētu mikroviļņiem, kas plūst caur ierīci.

Kredīts: Joe Angeles / WUSTL Photos

Komanda izmantoja supravadošu kvantu ierīci, būtībā ķēdi kastes iekšpusē, kas izgatavota no vara, skaidroja Morčs. Sistēma ir veidota pēc atoma. Tam ir vairāki kvantu enerģijas līmeņi tāpat kā atomam, un to dažreiz dēvē par “mākslīgu atomu”, sacīja Morcs.

Pētnieki lodziņā staroja mikroviļņu daļiņu straumi. Šīs daļiņas mijiedarbojās ar supravadošo ķēdi un pēc tam atstarojās. Pa ceļam daļiņas nonāca vai nu pamata stāvoklī (zemākās enerģijas stāvoklī), vai satrauktajā stāvoklī (jebkurā stāvoklī ar augstāku enerģijas līmeni nekā pamata stāvoklī). Starp šiem diviem stāvokļiem pastāv bezgalīgs superpozīciju skaits, tāpēc pētnieki atkārtoja eksperimentu 1 miljonu reižu, lai noteiktu visbiežāk sastopamo ceļu.

Rezultāti atklāja, ka daļiņas visbiežāk pārvietojas ar izliektu līkni. Vienādojums ir vienkāršs, un ir diezgan viegli aprēķināt ceļu, kuru daļiņas visticamāk veiks, sacīja Jordānija.

Murcs sacīja, ka eksperimenta rezultāti varētu būt solis ceļā uz ķīmijas "svēto Grālu" - maksimāli palielinot ķīmisko reakciju efektivitāti.

"Visvienkāršākajā līmenī ķīmiskā reakcija maina kvantu stāvokļus no viena uz otru," sacīja Murčs. "Izpratne par šo ceļu varētu palīdzēt ķīmiķiem radīt efektīvākas ķīmiskās reakcijas."

Pētījums kādu dienu varētu arī radīt iespēju fiziķiem tieši kontrolēt kvantu sistēmas, sacīja Jordānija.

Sīkāka informācija par eksperimentu tika publicēta žurnāla Nature 31. jūlija numurā.

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


Video Papildinājums: .




Pētniecība


5 Svarīgākās Higsa Bosona Atrašanas Sekas
5 Svarīgākās Higsa Bosona Atrašanas Sekas

Kāpēc Vārnas Kopulē Ar Līķiem?
Kāpēc Vārnas Kopulē Ar Līķiem?

Zinātne Ziņas


Kā Zemestrīces Padara Zemes Uzplaukumu
Kā Zemestrīces Padara Zemes Uzplaukumu

Kas Ir Emocijas, Un Kāpēc Mums Tās Ir?
Kas Ir Emocijas, Un Kāpēc Mums Tās Ir?

Nožēlu Par Mazuļa Vārda Pieaugumu Saka Eksperts
Nožēlu Par Mazuļa Vārda Pieaugumu Saka Eksperts

Tagad Ir Laiks Redzēt Noslēpumaino Zodiaka Gaismu
Tagad Ir Laiks Redzēt Noslēpumaino Zodiaka Gaismu

Kā Ir Uzlabojušās Viesuļvētras Prognozes
Kā Ir Uzlabojušās Viesuļvētras Prognozes


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

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com