مشاهدات جدید یک انتقال کلیدی از رفتار کلاسیک به رفتار کوانتومی را ثبت می کنند. – ScienceDaily

[ad_1]

دنیایی که ما تجربه می کنیم توسط فیزیک کلاسیک اداره می شود. روشی که ما حرکت می کنیم، کجا هستیم و با چه سرعتی پیش می رویم با این فرض کلاسیک تعیین می شود که ما فقط می توانیم در یک مکان در هر زمان معین وجود داشته باشیم.

اما در دنیای کوانتومی، رفتار تک‌اتم‌ها با این اصل شوم کنترل می‌شود که مکان ذره یک احتمال است. به عنوان مثال، یک اتم شانس معینی برای قرار گرفتن در یک مکان و شانس دیگری برای قرار گرفتن در مکان دیگری در همان زمان دارد.

وقتی ذرات برهم کنش می‌کنند، صرفاً در نتیجه این اثرات کوانتومی، بسیاری از پدیده‌های عجیب باید رخ دهند. اما مشاهده چنین رفتار مکانیکی کوانتومی محض ذرات در حال تعامل در میان سر و صدای عظیم دنیای کلاسیک، کاری پیچیده است.

فیزیکدانان MIT اکنون مستقیماً برهم کنش برهمکنش ها و مکانیک کوانتومی را در حالت خاصی از ماده مشاهده می کنند: سیال چرخشی از اتم های فوق سرد. محققان پیش‌بینی می‌کنند که در یک سیال در حال چرخش، فعل و انفعالات غالب خواهد شد و باعث می‌شود که ذرات رفتاری عجیب و غریب از خود نشان دهند که قبلاً هرگز دیده نشده بود.

در مطالعه ای که امروز در طبیعت، تیم MIT به سرعت یک مایع کوانتومی از اتم های فوق سرد را چرخاند. آنها مشاهده کردند که چگونه ابر دایره ای اولیه اتم ها برای اولین بار به ساختاری نازک و سوزنی تبدیل شد. سپس، در زمانی که اثرات کلاسیک باید سرکوب شوند و تنها برهمکنش‌ها و قوانین کوانتومی بر رفتار اتم‌ها مسلط شوند، سوزن به طور خود به خود به یک الگوی کریستالی شبیه به رشته‌ای از گردبادهای کوانتومی مینیاتوری تبدیل شد.

ریچارد فلچر، استادیار فیزیک در MIT می گوید: «این تبلور صرفاً توسط فعل و انفعالات انجام می شود و به ما می گوید که ما از دنیای کلاسیک به دنیای کوانتومی حرکت می کنیم.

نتایج اولین مستندات مستقیم در محل از تکامل گاز کوانتومی با چرخش سریع است. مارتین زویرلاین، استاد فیزیک در موسسه فناوری توماس فرانک در ماساچوست، می گوید که تکامل اتم های در حال چرخش بسیار شبیه به چگونگی چرخش زمین به مدل های هواشناسی در مقیاس بزرگ است.

زویرلاین گفت: «اثر کوریولیس، که اثر چرخش زمین را توضیح می‌دهد، شبیه به نیروی لورنتس است که نحوه رفتار ذرات باردار در میدان مغناطیسی را توضیح می‌دهد. حتی در فیزیک کلاسیک، این منجر به شکل‌گیری الگوهای جذابی می‌شود، مانند ابرهایی که زمین را در حرکات مارپیچی زیبایی می‌پوشانند. و اکنون می‌توانیم این را در دنیای کوانتومی مطالعه کنیم.»

نویسندگان همکار این مطالعه عبارتند از Biswaroop Mukherjee، Airlia Shaffer، Part B. Patel، Genjie Yan، Cedric Wilson و Valentin Crépel، که همگی به مرکز MIT-Harvard برای اتم های فوق سرد و آزمایشگاه تحقیقات الکترونیک MIT وابسته هستند.

پشتیبان گیری چرخشی

در دهه 1980، فیزیکدانان شروع به مشاهده خانواده جدیدی از مواد به نام سیالات کوانتومی هال کردند که از ابرهای الکترون شناور در میدان های مغناطیسی تشکیل شده است. به جای دفع یکدیگر و تشکیل کریستال، همانطور که فیزیک کلاسیک پیش بینی می کرد، ذرات رفتار خود را نسبت به آنچه همسایگانشان انجام می دهند به روش کوانتومی همبسته تنظیم کرده اند.

فلچر می‌گوید: «مردم انواع ویژگی‌های شگفت‌انگیز را کشف کرده‌اند و دلیل آن این بود که در یک میدان مغناطیسی، الکترون‌ها (کلاسیک) در جای خود منجمد می‌شوند – تمام انرژی جنبشی آنها خاموش می‌شود و آنچه باقی می‌ماند فعل و انفعالات خالص است. “بنابراین، تمام این جهان به وجود آمد. اما مشاهده و درک آن بسیار دشوار بود.”

به طور خاص، الکترون ها در یک میدان مغناطیسی با حرکات بسیار کوچکی حرکت می کنند که دیدن آنها دشوار است. زویرلاین و همکارانش استدلال می‌کنند که چون حرکت اتم‌ها در چرخش در مقیاس‌های بسیار بزرگ‌تری در طول رخ می‌دهد، ممکن است بتوانند از اتم‌های سرد به‌عنوان جایگزینی برای الکترون‌ها استفاده کنند و بتوانند فیزیک یکسانی را مشاهده کنند.

زویرلاین گفت: “ما فکر می کردیم می توانیم کاری کنیم که این اتم های سرد مانند الکترون ها در یک میدان مغناطیسی رفتار کنند، اما می توانیم دقیقا کنترل کنیم.” سپس می‌توانیم آنچه را که تک تک اتم‌ها انجام می‌دهند تجسم کنیم و ببینیم که آیا آنها از همان فیزیک مکانیک کوانتومی پیروی می‌کنند یا خیر.

زمان در چرخ و فلک

فیزیکدانان در مطالعه جدید خود از لیزر برای گرفتن ابری با حدود 1 میلیون اتم سدیم و خنک کردن اتم ها تا دمای حدود 100 نانوکلوین استفاده کردند. آنها سپس از سیستمی از آهنرباهای الکتریکی برای ایجاد تله ای برای محدود کردن اتم ها استفاده کردند و به طور جمعی اتم ها را مانند سنگ مرمر در یک کاسه با سرعت حدود 100 دور در دقیقه چرخاندند.

این تیم ابر را با دوربین عکاسی کردند و منظره‌ای شبیه به چشم‌انداز یک کودک هنگام چرخش به سمت مرکز چرخ و فلک در زمین بازی ثبت کردند. پس از حدود 100 میلی ثانیه، محققان مشاهده کردند که اتم‌ها در ساختاری سوزنی‌مانند دراز می‌چرخند که به نازکی کوانتومی بحرانی رسیده است.

Zwirline می‌گوید: «در یک مایع کلاسیک، مانند دود سیگار، رقیق‌تر می‌شود. اما در دنیای کوانتومی، یک مایع به حد نازک شدنش می رسد.

فلچر که همراه با Zwierlein نتایج را تا کنون در یک مقاله قبلی منتشر کرده است، اضافه کرد: “وقتی دیدیم به آن حد رسیده است، دلیل خوبی داشتیم که فکر کنیم در فیزیک کوانتومی جالب می کوبیم.” علوم پایه کاغذ. “سپس سوال این بود که این مایع نازک سوزنی تحت تاثیر چرخش و فعل و انفعالات خالص چه می کند؟”

در مقاله جدید خود، تیم آزمایش خود را با گامی قاطع به جلو برداشتند تا ببینند مایع سوزن چگونه توسعه می یابد. همانطور که سیال به چرخش خود ادامه می دهد، ناپایداری کوانتومی را مشاهده می کنند که شروع به ظاهر شدن می کند: سوزن شروع به لرزیدن می کند، سپس یک پیچ چوب پنبه ای، و در نهایت به یک سری از نقاط در حال چرخش یا گردبادهای کوچک شکسته می شود – یک کریستال کوانتومی که صرفاً از برهمکنش متقابل ایجاد می شود. چرخش گاز و نیروهای بین اتم ها.

زویرلاین توضیح می‌دهد: «این تکامل با این ایده مرتبط است که چگونه یک پروانه در چین می‌تواند به دلیل بی‌ثباتی که باعث تلاطم می‌شود، طوفانی ایجاد کند. “در اینجا ما زمان کوانتومی داریم: سیال، فقط به دلیل ناپایداری کوانتومی اش، در حال تکه تکه شدن به این ساختار بلوری از ابرها و گرداب های کوچکتر است. و این یک پیشرفت است که ما می توانیم مستقیماً این اثرات کوانتومی را ببینیم.”

این مطالعه تا حدی توسط بنیاد ملی علوم، خدمات تحقیقاتی نیروی هوایی، خدمات تحقیقات دریایی، بورسیه دانشکده Vannevar Bush و DARPA پشتیبانی شد.

[ad_2]

https://20khababr.ir
https://afkharebartar.ir
https://akhabarebartar.ir
https://andnews.ir
https://avatefepak.ir
https://baranmajale.ir
https://behtaringam.ir
https://daltek.ir
https://elmitarin.ir
https://fardayeashena.ir
https://forbos.ir
https://foxirani.ir
https://gisoon.ir
https://hodhodirani.ir
https://iranisard.ir
https://kahkashani.ir
https://lasttimes.ir
https://lilaki.ir
https://livejame.ir
https://magirani.ir
https://majaleiranian.ir
https://mervina.ir
https://mineralnews.ir
https://modirezard.ir
https://momon.ir
https://moniseh.ir
https://nationaliran.ir
https://netcrafti.ir
https://news-single.ir
https://newsexpress.ir
https://newslife.ir
https://newsspot.ir
https://newsteen.ir
https://nikmag.ir
https://officemag.ir
https://okaziyon.ir
https://one-news.ir
https://pandamag.ir
https://parsroids.ir
https://patris-fun.ir
https://senatornews.ir
https://seratmag.ir
https://sibala.ir
https://sohanian.ir
https://sosokan.ir
https://tazekhabari.ir
https://technoirani.ir
https://timesirani.ir
https://yamorani.ir
https://yandexkhabari.ir
https://abdoosnews.ir
https://zehnenoandinsh.ir
https://abestanews.ir
https://abtinnews.ir
https://akhbarebartaaar.ir
https://akhbaremaaaa.ir
https://akhbareshomaaa.ir
https://akhshijnews.ir
https://atrinnews.ir
https://atroticnews.ir
https://atshnews.ir
https://bashariatemrooz.ir
https://dastesalamatt.ir
https://dostemansalam.ir
https://elementorsite.ir
https://emrooztafahom.ir
https://ensanedirooooooz.ir
https://etelaresankhabar.ir
https://examplenews.ir
https://fardaalefba.ir
https://gisooyekhabar.ir
https://halohekayatha.ir
https://hashtadonoh.ir
https://hekayatfardayeemaaa.ir
https://honarmandkhabar.ir
https://istgaheshomareyek.ir
https://ketabkhoooon.ir
https://kimyagaaaar.ir
https://markazeakhbar.ir
https://masternewss.ir
https://mohamadrezasite.ir
https://morvarideasia.ir
https://mramins.ir
https://naserinews.ir
https://nasermr.ir
https://newsamins.ir
https://newsatropat.ir
https://newscenterals.ir
https://newsmineral.ir
https://newsouls.ir
https://newspishgamannn.ir
https://newssalam.ir
https://newsshans.ir
https://newsworlds.ir
https://parinews.ir
https://patris-music.ir
https://poshtibannews.ir
https://powernewss.ir
https://recordejadid.ir
https://salamnewws.ir
https://23ncfst.ir/
https://amiran-carpet.ir/
https://armanenergytec.ir/
https://blogenews.ir/
https://blogkhoon.ir/
https://bvfars.ir/
https://charsounews.ir/
https://chsnews.ir/
https://dezfil.ir/
https://dmwebmaster.ir/
https://dota2news.ir/
https://erfanhd.ir/
https://etminan110.ir/
https://faratarazkhabar.ir/
https://farsgardi20.ir/
https://footynews.ir/
https://goto98.ir/
https://ilyarkhabar.ir/
https://ir2khabar.ir/
https://iranalmanac.ir/
https://irandaryafest.ir/
https://khabarehaft.ir/
https://khabarontime.ir/
https://lolsms.ir/
https://maadgig.ir/
https://masoudtb.ir/
https://mp3news.ir/
https://music-ha.ir/
https://nakhlestankhabar.ir/
https://newcharge.ir/
https://news-links.ir/
https://news180.ir/
https://pimn.ir/
https://prmf.ir/
https://pvnews.ir/
https://rejawnews.ir/
https://sahab-co.ir/
https://samanbarg.ir/
https://semanews.ir/
https://shirinonews.ir/
https://soheilesonghor.ir/
https://tacity.ir/
https://taktanews.ir/
https://tarabaranmag.ir/
https://telegram-persian.ir/
https://tfcenter.ir/
https://trika.ir/
https://velninews.ir/
https://vidnaz.ir/
https://wajnews.ir/
https://your-news.ir/
https://zangannews.ir/
https://2016downloadnew.ir/
https://paxsolomusic.ir/
https://daryamedia.ir/
https://andikakhabar.ir/
https://seo-pbn.ir/
https://ghezelwich.ir
https://panaztebtabriz.ir
https://shayna-net.ir
https://kanooneslamshahr.ir
https://raynuts.ir
https://honare2.ir
https://itsama.ir
https://flingpet.ir
https://foreverpro.ir
https://fraeesi.ir
https://gkhabar.ir
https://18amlak.ir
https://pooyesh-khabar.ir
https://matsef.ir
https://photo-land.ir
https://tabarestan118.ir
https://disachain.ir
https://chikaapp.ir
https://mahestan18.ir
https://radyaabkala.ir
https://c-civil.ir
https://saeeed.ir
https://copytops.ir
https://modirsearch.ir
https://shz1music.ir
https://m-khosravi.ir
https://iranhayashi.ir
https://iranian-dress.ir
https://gigblog.ir
https://basitcg.ir
https://mashhadhekmat.ir
https://rahetamin.ir
https://radolyamani.ir
https://bnemati.ir
https://face-wood.ir
https://tourvare.ir
https://centertasisat.ir
https://bidarirafsanjan.ir
https://namahaa.ir
https://30pp.ir
https://script-tabadol-link.ir
https://simayesarbedar.ir
https://pakdashtiha.ir
https://rentacars.ir
https://2019movies.ir
https://ekar24.ir
https://saber-ramezani.ir
https://teb-saharsina.ir