Исследователи из ETH Zurich с помощью лазерного света захватили крошечную сферу размером в сто нанометров и замедлили ее движение до самого низкого квантовомеханического состояния. Этот метод может помочь исследователям изучать квантовые эффекты в макроскопических объектах и создавать чрезвычайно чувствительные датчики.
Почему атомы или элементарные частицы могут вести себя как волны согласно квантовой физике , которая позволяет им находиться в нескольких местах одновременно? И почему все, что мы видим вокруг, очевидно, подчиняется законам классической физики, где такое явление невозможно? В последние годы исследователи уговаривали все большие и большие объекты вести себя квантово-механически. Одним из следствий этого является то, что, проходя через двойную щель, эти объекты образуют интерференционную картину, характерную для волн.
До сих пор этого можно было достичь с помощью молекул, состоящих из нескольких тысяч атомов. Однако физики надеются, что однажды они смогут наблюдать такие квантовые эффекты с должным образом макроскопическими объектами . Лукас Новотны, профессор фотоники, и его сотрудники на факультете информационных технологий и электротехники ETH Zurich сделали решающий шаг в этом направлении. Их результаты недавно были опубликованы в научном журнале Nature.
Макроскопический объект в лаборатории Новотного представляет собой крошечный шар из стекла. Хотя его диаметр составляет всего сто нанометров, он состоит из 10 миллионов атомов. С помощью сильно сфокусированного лазерного луча сфера заставляется парить в оптической ловушке внутри вакуумного контейнера, охлаждаемого до 269 градусов ниже нуля. Чем ниже температура, тем меньше тепловое движение.
«Тем не менее, ясно видеть квантовые эффекты в Nanosphere потребности замедлиться еще больше, вплоть до его двигательного состояния», — объясняет Феликс Tebbenjohanns постдок в лаборатории Новотной. Колебания сферы и, следовательно, ее энергия движения сводятся к точке, где квантово-механическое соотношение неопределенности запрещает дальнейшее сокращение. «Это означает, что мы замораживаем энергию движения сферы до минимума, близкого к квантово-механическому движению нулевой точки», — говорит Теббенджоханнс.
Источник — aobe.