Ученые охладили наночастицу до квантового предела

Движение частицы достигло самого низкого уровня, допускаемого принципом неопределенности Гейзенберга. Физики охладили наночастицу до самой низкой температуры, допускаемой квантовой механикой. Движение частицы достигло так называемого основного состояния или самого низкого уровня энергии.

Ученые охладили наночастицу в специально сконструированной полости (показано), достигнув самой низкой температуры, разрешенной квантовой механикой. Рассеяние лазерного света от наночастицы выглядит как точка в центре этого искусственно окрашенного изображения
© Kahan Dare, Lorenzo Magrini, Yuriy Coroli/University of Vienna.

В обычном материале количество столкновений атомов указывает на его температуру. Но в случае с наночастицами ученые могут определить эффективную температуру, основываясь на движении всей наночастицы, которая состоит из примерно 100 миллионов атомов. Эта температура достигла двенадцати миллионов кельвинов, — сообщают ученые.

Маркус Аспельмейер из Венского университета и его коллеги снизили движение наночастиц до основного состояния — минимального уровня, установленного принципом неопределенности Гейзенберга, который утверждает, что существует предел того, насколько точно вы можете одновременно определить пару характеризующих систему квантовых наблюдаемых – например, координаты и импульс.

В то время как квантовая механика безошибочна в крошечных атомах и электронах, ее эффекты труднее наблюдать в больших масштабах. Чтобы лучше понять теорию, физики ранее изолировали ее эффекты в других твердых объектах, таких как вибрирующие мембраны или балки. Но у наночастиц есть преимущество в том, что их можно левитировать и точно контролировать с помощью лазеров.

В конце концов Аспельмейер и его коллеги стремятся использовать охлажденные наночастицы, чтобы изучить, как гравитация ведет себя в квантовых объектах — плохо изученной области физики. «Это действительно долгосрочная мечта», — говорит он.

Статья опубликована в журнале Science  
Источник: scientificrussia.ru