Вперше виявлена ??квантова вібрація в великому об'єкті

Нічто у нашому світі не перебуває у стані абсолютного спокою. Навіть при абсолютному нулі, коли термальні коливання матерії заморожені, частинки продовжують квантово вібрувати. Це тонке тремтіння було виявлено в маленькому кремнієвому бруску, який став першим твердим об'єктом, продемонструвавши квантові коливання.

Етот феномен, названий нульовими коливаннями, є наслідком принципу невизначеності Гейзенберга, який свідчить, що чим більше відомо про місцезнаходження частинки в даний момент часу, тим менше відомо про швидкість і напрям її руху, і навпаки. До сьогоднішнього дня, нульова енергія спостерігалася безпосередньо в одиничних атомах або в невеликій кількості частинок.

В новому експерименті застосовувався кремнієвий брусок, розміром 12 мікрометрів в довжину і менш мікрометра в ширину. Оскар Пейнтер з Каліфорнійського технологічного інституту в Пасадені спільно з колегами, охолодив брусок практично до абсолютного нуля, після чого використовував лазер, щоб виявити ознаки його руху.

Некоторие фотони цього лазера отримали зсув енергії після того, як стикнулися з вібруючим бруском. Звичайні термічні коливання здатні як збільшувати, так і зменшувати енергію фотона, але все інакше у випадку з квантовими коливаннями. Оскільки це найменше з можливих енергетичних станів, воно здатне тільки поглинати енергію. Група Пейнтера виявила, що відбите світло перебував на більш низькому енергетичному рівні, що є явною ознакою квантових коливань.

Данная робота стала першою, в якій вдалося продемонструвати дуже дивна поведінка нульових флуктуацій. А саме: в цьому стані, речовина здатна тільки поглинати енергію. У класичних системах, ймовірність поглинання і випускання енергії однакова.

Одін з учасників групи прокоментував: "Ми продемонстрували причину, по якій макроскопічні (мільярди атомів) об'єкти не можуть бути охолоджені до абсолютного нуля. На якомусь етапі ви впираєтеся в межа, далі якого речовина здатна виключно на поглинання енергії і не здатне віддавати її. І якщо воно тільки поглинає енергію, то це унеможливлює його подальше охолодження. У цьому і полягає феномен квантового коливання. Подібні експерименти проводилися і раніше, але в масштабах декількох атомів: нічого досить великого, видимого в мікроскоп (на відміну від нашого експерименту) ".

Орігінал (на англ. Мовою): Newscientist

• Обычный кристалл оказался идеальным материалом для технологий на сверхнизких температурах
• Учёные научились превращать снимки атомно-силового микроскопа в точные 3D-модели движений белков
• Учёные создали уникальный гидрогель для «неклонируемых» меток безопасности
• Роботы нового поколения: в Caltech создали систему, которая может ходить, ездить и летать
• Учёные создали 3D-печатные материалы, которые полностью гасят вибрации
• Квантовые кристаллы: как учёные из Оберна открыли путь к новой технологической революции
• Телескоп «Джеймс Уэбб» показал рождение тысяч новых звёзд в «Омара»
• GE Aerospace испытала гиперзвуковой двигатель без движущихся частей