مرز بین فیزیک کلاسیک و کوانتوم شکسته شد

به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا از نیواطلس، دو مجموعه از قوانین فیزیک که به ظاهر با یکدیگر ناسازگار هستند، جهان هستی را کنترل می‌کنند. این دو مجموعه شامل فیزیک کلاسیک و فیزیک کوانتوم می‌شود. حال فیزیکدانان ام‌آی‌تی موفق به رصد جابه‌جایی اتم‌ها بین دنیای فیزیک کلاسیک به فیزیک کوانتوم شده‌اند، که در نتیجه آن پدیده گردباد کوانتومی به وجود می‌آید.

رویدادها و پدیده‌هایی که در جهان هستی غیرممکن به نظر می‌رسند در دنیای فیزیک کوانتوم کاملا ممکن هستند. ذرات می‌توانند به طور همزمان در چند مکان وجود داشته باشند، از میان موانع تونل بزنند یا اطلاعات را در فواصل وسیع به اشتراک بگذارند. این پدیده‌ها و رویدادهای عجیب و غریب دیگر می‌توانند در اثر تعامل ذرات با یکدیگر به وجود آیند با این حال دنیای فراگیر فیزیک کلاسیک در این روند تداخل دارد و مطالعه برهمکش‌های شکننده را دشوارتر می‌کند.

یکی از راه‌های تقویت اثرات کوانتومی سرد کردن اتم‌ها تا کسری بالاتر از صفر مطلق است تا حالتی از ماده به نام میعان «بوز-اینشتین» به وجود بیاید. در این حالت ویژگی‌های کوانتومی را می‌توان در مقیاس بزرگ‌تر و قابل‌مشاهده رصد کرد. گروه تحقیقاتی ام‌آی‌تی در مطالعه جدید با استفاده از این روش پدیده «سیال کوانتومی هال» را بررسی کردند که نوعی ماده عجیب ساخته شده از ابرهای الکترونی است که در میدان‌های مغناطیسی به دام افتاده‌اند. در این حالت الکترون‌ها به روشی غیرعادی با یکدیگر تعامل می‌کنند تا اثرات کوانتومی تولید کنند.

محققان به جای الکترون‌ها که در این سیستم به سختی دیده می‌شود، از حدود یک میلیمون اتم سدیم فوق سرد میعان بوز-اینشتین ایجاد کردند. بدین ترتیب دانشمندان می‌توانند دریابند که اتم‌ها از قوانین فیزیک مکانیک کوانتوم پیروی می‌کنند یا خیر. تیم تخقیقاتی ابری از اتم‌ها را در تله الکترومغناطیسی قرارا داد و آنها را با سرعت ۱۰۰ چرخش در ثانیه به حرکت درآورد. ابر اتمی کشیده شد و به شکل سوزنی درآمد که نازک‌تر و نازک‌تر می‌شود، در این زمان رفتار اتم‌ها به کوانتوم تغییر یافت.

ساختار سوزنی در ابتدا مانند یک مار به عقب و جلو حرکت می‌کرد، سپس به بخش‌های مجزا تقسیم شد. این بخش‌ها که همچنان در حال چرخش بودند، یک الگوی کریستالی عجیب تشکیل دادند که تیم تحقیقاتی آن را رشته‌ای از گردبادهای کوانتومی توصیف می‌کنند. این رفتار به طور کامل به دست برهمکنش‌ میان اتم‌ها کنترل می‌شود و می‌تواند پیامدهای جالبی برای مکانیک کوانتومی و کلاسیک داشته باشد.

انتهای پیام/۴۰۲۱