Представете си часовник с махало. Ако забравите да го навиете,

Представете си часовник с махало. Ако забравите да го навиете, в един миг махалото ще спре да се движи.

Но това наблюдаване ще е годно единствено в класическата физика. При квантовата механика, която дава отговор за фундаменталното държание на материята и светлината, нищо в никакъв случай не е изцяло спряло.

За първи път откриватели от Калтек (Caltech) са разкрили метод да следят и управляват квантовото държание на обект, който е задоволително огромен, с цел да бъде забелязан с просто око. Откритията са оповестени в електронното издание на списание Science.

Учените от дълго време знаят, че в класическата физика обектите могат да бъдат изцяло неподвижни. Хвърлете топче в купа и след няколко подскока то ще спре да се движи. Движението му ще бъде възпряно от други сили (гравитация и триене) и топчето ще се спре в най-ниската част на купата.

„ В последните две години екипът ми и сътрудници от целия свят се опитвахме да спрем придвижването на дребни (микрометрични) обекти, с цел да пресъздадем това прекъсване в най-ниската част “, споделя Кийт Шлаб (Keith Schwab), който е професор по физика в Калтек. „ Но в този момент знаем, че на квантово равнище, даже при нулева температура, остават флуктуации или звуци. “

Квантовото придвижване или звук на доктрина са изначални форми на придвижването на всички обекти. Шлаб и сътрудниците му изобретили устройство, което им разрешило да следят и манипулират този звук.

Устройството се състои от гъвкава алуминиева плоча, която е сложена върху силициев субстрат. Плочата е обвързвана със свръхпроводима електрическа мрежа и вибрира 3,5 милиона пъти в секунда. Според законите на класическата физика вибриращата част би трябвало да спре придвижването си, в случай че е охладена до подобаващата температура.

Но не това следили Шлаб и сътрудниците му. Остатъчната сила (квантовият шум) траяла да работи.

„ Тази сила е част от квантовото изложение на природата – не може да избягаш от нея. Всички знаем, че квантовата механика изяснява странното държание на електроните. Сега прилагаме квантовата физика върху нещо, което е релативно огромно – устройство, което може да се види с микроскоп, – и следим квантовите резултати върху един трилион атоми вместо върху един “, изяснява Шлаб.

Шумното квантово придвижване е постоянно налице и не може да бъде отстранено. Това слага и предел върху точността на премерване на позицията на даден обект. Според Шлаб и сътрудниците му този предел е неизпълним. Изследователите създали техника, с която да манипулират изначалния квантов тон, и разкрили, че е допустимо да бъде от време на време понижен.

„ Съществуват две променливи, които разказват шума или придвижването “, прибавя Шлаб. „ Показахме, че можем да понижим флуктуациите на една от променливите за сметка на увеличението на флуктуациите при другата променлива. Това се назовава квантово сгъстено положение. Сгъстихме шума до едно-единствено място, само че поради това втвърдяване той трябваше да напусне отнякъде. Но в случай че вземате резултатите си от места, през които не излиза звук, то няма значение от кое място излиза. “

Умението да се управлява квантовият звук един ден ще бъде употребявано за подобряването на прецизността на квантовите измервания, като да вземем за пример тези, получени от LIGO, план на Калтек и Масачузетския софтуерен институт, който има за цел да открие знаци за гравитационни талази – талази в структурата на пространство-времето.

„ Доста време обмисляхме дали тези способи ще ни оказват помощ да засечем гравитационни талази от пулсари – извънредно плътни звезди, които имат същата маса като нашето Слънце, само че радиусът им е единствено 10 километра и вършат от 10 до 100 завъртания за минута “, изяснява Шлаб.

За да създадат това, устройството на учените би трябвало да бъде с по-големи размери. „ Работата ни има за цел описването на квантовата механика във все по-големи мащаби и един ден се надяваме да засечем нещо толкоз огромно, колкото гравитационните талази. “

Science Daily