+
Elm

Kvant soyutma - lazerlə?

Kvant soyutma - lazerlə?

[Şəkil mənbəyi: Ars Electronica]

Hollandiyalı fizik Heike Kamerlingh Onnes tərəfindən 1911-ci ildə superkeçirici kəşf o vaxtdan bəri elm adamlarını superkeçirici vəziyyətə çatmaq üçün hissəcikləri mütləq sıfıra (0 kelvin və ya 0 k) qədər soyutmağa çalışır. Superkeçiricilik hissəciklərin demək olar ki, heç bir müqavimət göstərmədiyi, kvant təsiri bağışladığı bir vəziyyətdir. Bir superkeçirici istilik səbəbiylə enerjisini itirmədən və ya enerjidən necə istifadə edə biləcəyimizi inqilab edən bir məhdudiyyətsiz elektrik enerjisini təmin edə bilər. Ancaq daha da böyük bir bükülmə ilə gəldi: Diamagnatism. Diamagnatism, super soyudulmuş hissəciklərdə qarşısını alan bir fenomendir hamısıtətbiq olunan hər hansı bir maqnetik qüvvəni dəf edən əks bir maqnit sahəsi meydana gətirərkən maqnit sahələrinin nüfuz etməsi. Diamagnatism, super maqnit və levitasiya üçün əladır, çünki bütün maqnitləri dəf edir və nəqliyyatda böyük irəliləyişlər vəd edir. artıq istifadə olunur. Bəs hissəcikləri 0 kelvinə yaxınlaşdırmaq üçün necə soyutursunuz? Və hətta 0 k nədir?

[Şəkil mənbəyi: Steve Jervetson]

Sıfır kelvin mütləq sıfırdır, burada heç bir maddədə heç bir enerji yoxdur - hər şeyin ola biləcəyi mütləq ən soyuq temperatur. 0 kelvində bir hissəcik tamamilə hərəkətsiz olardı. Bəs bu qədər soyuq bir şeyi necə əldə edirsən? Bildiyimiz kimi işıq, yer üzündə hiss etdiyimiz istiliyi yaratsa da, bu, bütün işığın yalnız istilik yaratması demək deyil. Temperatur, bir qrup atomun sahib olduğu orta sürətdir, nə qədər çox hərəkət edərsə, o qədər çox istilik qazanır. İmpuls ədalətli olduğundan işıq təcil alır kütlə dəfə sürət. Amma işığın kütləsi yoxdur? Xeyr, amma bir var enerji / kütlə bərabərliyi, Einsteins'in ən məşhur tənliklərindən biri ilə daha yaxşı təsvir edilmişdir E = m². Kütlə üçün yenidən düzəldilmiş və tənlik təkrar impuls qanununa dəyişdirilə bilər, tənliyi işıq impulsu.

İşıq təcil aldığından, enerjisi, basketbola dəyən bir tennis topu kimi hissəciklərə ötürülə bilər. Topu yetərincə atın və basketbolun hərəkət etməsini təmin etməlisiniz. Hava molekulları təqribən 4000 km / s sürətlə hərəkət edir və bir bölgədə çox qalmadıqları üçün tədqiq etmələrini çox çətinləşdirir. Lazerlər Magneto Optik Tuzağında atomları tutmaq üçün istifadə edilə bilər və ya bəkməzin qalın bir örtüyünə enən bir milçəyin təsirinə bənzər bir işləyən MOT - beləliklə təsiri dublyaj edir "optik bəkməz " . Bəs işıq daim itələmək istəyirsə, atomları necə yavaşlata bilərsiniz? Alimlər itələmək üçün bir üsul kəşf etdilər qabağında lazer ilə hərəkət edən hissəcikgötürür hissəciklərin sürəti və ümumi impulsunu azaldır.

Fenomenlər 1985-ci ildə Steven Chu tərəfindən kəşf edildi və bilinir lazerlə soyutma. Steven və həmkarları mərkəzdə bir "t" forması yaradan bir qaz kamerasının içərisinə çoxlu lazer yerləşdirdilər. Hissəciklər ətrafda üzdükdə, nəticədə bir hissəcikin hərəkət etməyə çalışdığı əks istiqamətlərə vuran fotonlarla bombardman edildiyi yerdə lazerlərin ortasında tələyə düşəcəkdi. Bu, küləyə qarşı velosiped sürməyə çalışan birinə bənzər bir təsir yaratdı. Külək əks istiqamətdə nə qədər güclü olsa, o qədər çətin və buna görə də velosipedçi daha yavaş hərəkət edər - külək çox güclü olandan sonra dayanar (ümid edək ki, qasırğada deyildi).

[Şəkil mənbəyi: Asəf]

Parçacıqlar sehrli sayı olan 0 k yaxınlığında soyudulur. Alim, subatomik hissəciklərin maksimum kvant effektini ortaya çıxarmaq üçün sıfır kelvin əldə etməklə son dərəcə maraqlanır. Hissəciklərin ən gözəl tərəfi odur ki, nüvənin ətrafında sıxışan kiçik elektronlar yalnız verə bilərbəziməlumat - heç hamısı (bu bir kvant xüsusiyyətidir). Ya bir elektronun harada olduğunu qətiyyən bilmədən nə qədər sürətlə getdiyini dəqiq bilə bilər və ya elektronun harada olduğunu bilə bilər, amma nə qədər sürətlə getdiyini qətiliklə bilmir. Hissəcikləri soyuyan elm adamları, elektronları mütləq sıfırdan bir dərəcənin yarı milyardda birinin sıfır kelvin nöqtəsinə qədər yavaşlatdılar. Ən soyuq istilik bilinən kainat Bumeranq Bulutsusundadır, 1 K (-458 Fahrenhayt və ya -272 Selsi) balzamında oturaraq kainatın ən soyuq yerini edir. Yer.0 k-də elektronlar kainatın digər tərəfində ola bilər, çünki sürət demək olar ki, tam məlum idi, yəni elektronun harada olduğunu heç kim bilmirdi. Bu, maddənin başqa bir cazibədar vəziyyəti olan superkeçiricilik və diamaqitizm adlanan gözəl bir hadisənin kilidini açır.

[Şəkil mənbəyi: NASA, Bumeranq Bulutsusu]

Adi düşüncə yeni nəticələr verməyəcəkdir. Kim düşünərdi ki, lazerlərin istifadəsi yalnız ən soyuq temperatur deyil Yer, amma ən soyuq istilikbilinən kainat?Elm kainatın necə işlədiyini anlamaq üçün vacibdir, bu da insanların və hər şeyin necə yarandığının sirlərini aça bilər. Elm, gələcəyi və həyatı bildiyimiz kimi sonsuza qədər dəyişdirərək formalaşdıraraq görünməmiş dərəcələrdə inkişaf etməyə davam edir.

Eləcə də baxın: Dəyişdirilmiş Lazer Metodu Mikro Enerji Bölmələri yaradır

Maverick Baker tərəfindən yazılmışdır


Videoya baxın: ATOM VƏ NÜVƏ FİZİKASI (Yanvar 2021).