Оптичните пинсети дават на учените инструмент за тестване на законите на квантовата механика

Може да се мисли, че %D0%90%D1%80%D1%82%D1%8A%D1%80″> през 1970 г. И той получи

Удивително, това далеч не е вярно. Оптичната пинсета разкрива нови възможности, като същевременно помага на учените да разберат квантовата механика, теорията, която обяснява природата по отношение на субатомните частици.

Тази теория доведе до някои странни и противопоставящи се заключения. Една от тях е, че квантовата механика позволява да съществува един и същ обект в две различни състояния на реалност едновременно. Например, квантовата физика позволява тялото да бъде на две различни места в пространството едновременно – или и двете мъртви и живи, както и в известния експеримент на мисълта на Котката на Шрьодингер

Двете държави на котката на Шрьодингер: мъртви (отляво) и живи (отдясно). Квантовата физика казва, че котката може да съществува и в двете държави едновременно. (Rhoeo / Shutterstock.com)

Техническото име за това явление е суперпозиция. %D1%81%D1%83%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%BF%D0%BE%D0%B7%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%B8„>

За да обяснят това наблюдение, теоретичните физици предполагат, че за големи предмети – дори и за наночастици, съдържащи около един милиард атоми – суперпозициите бързо се сриват в едната или в другата от двете възможности поради %D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B0%D0%BF%D1%81″> „, които изискват модификации на квантовата механика на учебника, не могат да бъдат тествани, тъй като е трудно да се подготви голям обект в суперпозиция. Това е така, защото по-големите обекти взаимодействат повече със заобикалящата ги среда, отколкото атомите или субатомните частици – което води до течове в %D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B8″> . Връзката между квантовата физика и гравитацията би била вълнуваща, тъй като цялата физика се основава на тези две теории и тяхното единно описание – т.нар. 2010″> група изследователи разбраха, че такава наночастица, държана от оптичен пинсер, е добре изолирана от околната среда, тъй като не е в контакт с никаква материална подкрепа. Следвайки тези идеи, няколко групи предложиха Tongcang“ li> и 2013″> включваше нанодиамангов кристал в пинсета. Наночастицата не седи неподвижно в пинсети. По-скоро тя се колебае като махало между две места, като възстановителната сила идва от радиационното налягане, дължащо се на лазера. Освен това този диамантен нанокристал съдържа заразяващ азотен атом, който може да се смята за малък магнит, със север (N) и южен (S) полюс.

Стратегията на Ли-Дуан се състои от три стъпки. Първо, те предложиха охлаждане на движението на наночастиците в квантовото им състояние. Това е най-ниското енергийно състояние, което този тип частици може да има. Можем да очакваме, че в това състояние частицата спира да се движи наоколо и изобщо не се колебае. Ако обаче това се случи, ще знаем къде е частицата (в центъра на пинсета), колко бързо се движи (изобщо не). Но едновременното съвършено познаване на позицията и скоростта не е позволено от известния %D0%B7%D0%B0%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%B8„>

Доказване на теорията за колапса

Свиване на суперпозицията на едно място. (DreamcatcherDiana / Shutterstock.com)

Това, което даде тези теоретични работни зъби, бяха две вълнуващи експериментални разработки. Още през %D0%A0%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD“> показаха, че е възможно да се охлади оптично левитираната наночастица на стотина градуса над абсолютната нула – най-ниската теоретично възможна температура – чрез модулиране на интензивността на оптичния пинсер. Ефектът е същият като този на забавянето на детето на люлка, като се натиска в подходящите времена.

През %D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%BD%D1%82,„>2014 г. в групата на %22%D0%A0%D0%B0%D0%B7%D0%B3%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D1%80%D1%8A%D1%82%22.“ src=“https://counter.theconversation.com/content/105563/count.gif?distributor=republish-lightbox-advanced“ alt=“Разговорът“ width=“1″ height=“1″>

Мишкат Бхаттачария, доцент в Астрономията, Рочестърския технологичен институт и Ник Вамивакас, доцент по квантова оптика и квантова физика в Университета в Рочестър

2018-11-08 19:43:18

http://www.smithsonianmag.com/science-nature/optical-tweezers-give-scientists-tool-test-laws-quantum-mechanics-180970754/