آیا این ذره نور بیشتر شبیه یک فضای عبور توپ است یا بیشتر شبیه یک آلوده آلوده است که همه جا به یکباره وجود دارد؟
پاسخ به این بستگی دارد که آیا قوانین پوچ ذرات زیر اتمی یا معادلات قطعی حاکم بر اشیا larger بزرگتر تأثیر بیشتری دارند. اکنون ، برای اولین بار ، فیزیکدانان راهی برای تعیین ریاضی درجه کوانتوم هر چیز – چه ذره ای ، اتم، یک مولکول یا حتی یک سیاره – به نمایش می گذارد. نتیجه راهی برای تعیین کمیت کوانتومی و شناسایی “بیشترین حالتهای کوانتومی” سیستم است که تیم آنها “پادشاهان و ملکه های کوانتوم” می نامد.
علاوه بر درک ما از جهان ، این کار می تواند کاربردهایی را در فناوری کوانتوم مانند ردیاب های موج گرانشی و دستگاه های اندازه گیری فوق العاده دقیق پیدا کند.
متصل: از بیگ بنگ تا امروز: تصاویر جهان ما در طول زمان
قلب واقعیت
دنیای عجیب مکانیک کوانتوم در قلب زیر اتمی واقعیت حکمرانی می کند. طبق این قوانین چرخش هوشیاری ، ذرات کوچک زیر اتمی مانند الکترونها را می توان در سوپراژهای عجیب حالتها جفت کرد – به این معنی که یک الکترون می تواند همزمان در چندین حالت وجود داشته باشد – و موقعیت آنها در اطراف یک اتم و حتی حرکت آنها تا زمانی ثابت نیست که مشاهده می شوند این ذرات جوان حتی توانایی عبور از یک تونل را از موانع به ظاهر غیر قابل عبور دارند.
از طرف دیگر اشیا objects کلاسیک از قوانین معمول روزمره تجربه ما پیروی می کنند. توپ های بیلیارد زده می شوند. گلوله های توپ در قوس های سهموی پرواز می کنند. و سیارات مطابق معادلات فیزیکی شناخته شده به دور مدار خود می چرخند.
مدت هاست که محققان در مورد این وضعیت عجیب و غریب ، که در آن برخی از اشیا in موجود در فضا را می توان به صورت کلاسیک تعریف کرد ، تأمل می کردند ، در حالی که برخی دیگر تحت قوانین کوانتومی احتمالی قرار دارند – به این معنی که شما فقط می توانید نتایج احتمالی را اندازه بگیرید.
آرون گلدبرگ ، فیزیکدان دانشگاه تورنتو در کانادا و نویسنده اصلی مقاله جدید ، به Live Science گفت: “طبق مکانیک کوانتوم ، همه چیز مکانیک کوانتوم است.” “فقط اینکه هر روز این چیزهای عجیب و غریب را نمی بینید به معنای وجود آنها نیست.”
منظور گلدبرگ این است که اشیا classic کلاسیک مانند توپ های بیلیارد به طور مخفیانه سیستم کوانتومی هستند ، بنابراین یک احتمال بی نهایت کم وجود دارد که مثلاً از کنار میز استخر عبور کنند. این نشان می دهد که یک پیوستار وجود دارد ، در انتهای آن “کلاسیک” و در سر دیگر “کوانتوم”.
مدت کوتاهی پیش ، یکی از نویسندگان گلدبرگ ، لوئیس سانچز-سوتو از دانشگاه کامپلوتنس در مادرید ، اسپانیا ، هنگامی که یکی از شرکت کنندگان از او پرسید که کوانتوم ترین حالت سیستم می تواند سخنرانی کند ، سخنرانی کرد. سانچز-سوتو به Live Science گفت: “این باعث همه چیز شد.”
تلاش های قبلی برای تعیین کمیت کوانتومی ، همیشه سیستم های کوانتومی خاصی مانند سیستم های حاوی ذرات نور را در نظر گرفته اند ، بنابراین نتایج لزوماً نمی توانند در سیستم های دیگر که ذرات مختلفی مانند اتم ها را درگیر می کنند ، اعمال شوند. گلدبرگ ، سانچس-سوتو و تیم آنها در عوض به دنبال یک روش کلی برای تعیین افراط در حالتهای کوانتومی بودند.
گلدبرگ گفت: “ما می توانیم این را در هر سیستم كوانتومی – اتم ها ، مولكول ها ، نور یا حتی تركیبات این موارد – با استفاده از همان اصول راهنما اعمال كنیم.” تیم تحقیق دریافت که این افراط کوانتومی می تواند حداقل در دو نوع مختلف اتفاق بیفتد ، به این دلیل که برخی از پادشاهان و برخی دیگر را به دلیل ماهیت برترشان ، ملکه می نامند.
آنها یافته های خود را در 17 نوامبر در این مجله اعلام کردند علوم کوانتومی AVS.
بنابراین “کوانتومی ترین” بودن دقیقاً به چه معناست؟ در اینجا کار پیچیده می شود زیرا بسیار ریاضی است و به راحتی تجسم آن دشوار است.
اما پیتر کاک ، فیزیکدان دانشگاه شفیلد انگلیس که در نوشتن گزارش جدید نقش نداشت ، راهی برای درک اندک آن پیشنهاد کرد. کوک به Live Science گفت: یکی از اساسی ترین سیستم های فیزیکی یک نوسان ساز هارمونیکی ساده است – یعنی یک توپ در انتهای فنر به عقب و جلو حرکت می کند.
اگر ذره کوانتوم بر اساس ضربات اولیه دریافت شده مانند این توپ و سیستم فنر رفتار کند ، در نهایت کلاسیک قرار خواهد گرفت. اما اگر ذره باید مکانیکی کوانتوم تار شود تا موقعیت دقیقاً مشخصی نداشته باشد و تا انتهای فنر و توپ پیدا شود ، در یکی از این حالتهای شدید کوانتومی قرار دارد.
کوک با وجود ویژگی خاص خود ، نتایج را بسیار مفید می داند و امیدوار است که کاربرد گسترده ای پیدا کنند. وی گفت: دانستن اینکه یک محدودیت اساسی در سیستم تا آنجا که امکان دارد کار می کند مانند این است که بدانید سرعت نور وجود دارد.
وی افزود: “این مواردی را محدود می کند که تحلیل آنها دشوار است.”
گلدبرگ اظهار داشت: واضح ترین کاربردها باید از مترولوژی کوانتوم باشد ، جایی که مهندسان سعی می کنند ثابت های فیزیکی و سایر خصوصیات را با دقت بسیار زیادی اندازه گیری کنند. به عنوان مثال ردیاب های موج گرانشی یکی از موارد ضروری است تا بتواند اندازه گیری کند فاصله بین دو آینه تا بهتر از 1/10000 اندازه هسته اتمی. با استفاده از اصول تیم ، فیزیکدانان می توانند در بهبود این شاهکار چشمگیر موفق شوند.
اما این یافته ها همچنین می تواند به محققان در زمینه هایی مانند ارتباطات نوری ، پردازش اطلاعات و محاسبات کوانتومی کمک کند. گلدبرگ با هیجان گفت: “احتمالاً برنامه های زیادی وجود دارد كه ما حتی به آنها هم فكر نكرده ایم.”
در اصل در Live Science منتشر شده است.
منبع: khabar-mojo.ir